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Interfaces gestuais e modelagem tridimensional no ensino apoiado por tecnologia Gestural interfaces and three-dimensional modelling in teaching supported by technology

Vanessa S. Cardoso, José L. F. Aymone

ensino apoiado por tecnologia, interfaces gestuais, modelagem digital.

Este artigo discute o ensino de design de produtos tendo como foco a construção de volumetrias em um contexto que envolve recursos de modelagem digital e interfaces gestuais. Mais especificamente as que utilizam os gestos das mãos como meio de interação homem máquina e que possam propiciar um aprendizado significativo. Para tanto se estudou a sistematização do processo de construção de estruturas tridimensionais através das técnicas de origami. Os movimentos empregados nessas técnicas foram confrontados com os movimentos captados pelo sistema de captação e tradução de movimento em interface gestual com vistas à criação de um padrão de gestos que possam ser utilizados em futuros aplicativos de modelagem que usem a prática do origami em ambiente digital com interfaces gestuais aplicadas ao ensino de modelagem para alunos em início de curso de Design.

learning supported by technology, gestural interfaces, digital modelling.

This paper discusses design product teaching focusing on the volumetric construction in the digital modelling and gestural interfaces context. More specifically the interfaces hand gestures as a means of human-machine interaction that could provide meaningful learning. Therefore we studied the three-dimensional structures construction systematization by origami techniques. The movements used in these techniques were compared with those captured and translated in gestural interface motion. Hence a pattern of gestures can be created and employed in future modelling applications that use the origami practice in digital environment with gestural interfaces. The gestural interface can be applied to modelling teaching for design students in the beginning of their course.

1 Introdução

O ensino de design apoiado por tecnologias digitais está consolidado nas universidades do país. As ferramentas de modelagem digital fazem parte do cotidiano de sala de aula, tornando necessária a reflexão sobre o uso dessa tecnologia no aprendizado de design. Quando se pensa nos alunos recém-ingressados na universidade, tal reflexão se torna ainda mais pertinente devido às lacunas na formação desses alunos. Segundo Leme da Silva (2006), pesquisas realizadas no Brasil atestam que o ensino da geometria é preterido nos currículos, em favor da álgebra, nos níveis fundamental e médio – a partir do movimento da matemática moderna, na década de 1960, e que vigora até hoje. Outra característica da educação pré-universitária, segundo Bonsiepe (2012), é o pouco treinamento da sensibilidade aos fenômenos tecnológico-estéticos, além da falta de desenvolvimento das capacidades de solucionar problemas projetuais. O resultado da lacuna no conhecimento pode ser percebido nas dificuldades relatadas por professores, especialmente de disciplinas de projetos, para as quais os alunos apresentam pouca compreensão do espacial, baixa sensibilidade estética, experiência projetual inexistente e pouca habilidade manual.

Cardoso, Vanessa S.; Aymone, José L. F. 2014. Interfaces gestuais e modelagem tridimensional no ensino apoiado por tecnologia. In: Coutinho, Solange G.; Moura, Monica; Campello, Silvio Barreto; Cadena, Renata A.; Almeida, Swanne (orgs.). Proceedings of the 6th Information Design International Conference, 5th InfoDesign, 6th CONGIC [= Blucher Design Proceedings, num.2, vol.1]. São Paulo: Blucher, 2014. ISSN 2318-6968, ISBN 978-85-212-0824-2DOI http://dx.doi.org/10.5151/designpro-CIDI-102

Anais do 6º Congresso Internacional de Design da Informação 5º InfoDesign Brasil 6º Congic Solange G. Coutinho, Monica Moura (orgs.) Sociedade Brasileira de Design da Informação – SBDI Recife | Brasil | 2013

Proceedings of the 6th Information Design International Conference 5th InfoDesign Brazil 6th Congic Solange G. Coutinho, Monica Moura (orgs.) Sociedade Brasileira de Design da Informação – SBDI Recife | Brazil | 2013

CIDI 2013 6TH CIDI 5TH InfoDesign 6TH CONGIC5 th Brazilian Conferenceof In form ation Design

6 th Inform ation DesignStudent Conference

6 th Inform ation DesignInternational Conference

Blucher Design ProceedingsMay 2014 , Vol. 1, Num. 2www.proceedings.blucher.com.br/evento/cidi

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Nas últimas décadas, o cenário da educação em design passou por um processo de renovação, motivado pela inserção crescente de recursos computacionais, tanto na formação como na atuação profissional do designer (PRATINI, 2000). A partir dessa inserção, passou a existir a demanda de treinamento para esses recursos. Nas disciplinas de projeto de produto percebe-se que os alunos, por vezes, estão mais preocupados com dificuldades com as ferramentas digitais do que com conceitos envolvidos na solução de problemas de projeto em si. Um dos motivos disso pode ser porque os aplicativos disponíveis para modelagem tridimensional têm interfaces gráficas sofisticadas e pouco intuitivas (VINAYAK ET AL, 2012). Isso ocorre porque tais ferramentas são projetadas para atender ao mercado profissional e não ao aluno em formação, o que potencializa os problemas observados. No entanto, a área de interfaces se apresenta favorável ao desenvolvimento de interfaces naturais atualmente. As tecnologias de captação de movimento possibilitariam um reencontro da modelagem tridimensional com a gestualidade, intimamente relacionada à criação e manipulação de artefatos. Sendo assim, o presente trabalho propõe a aproximação das técnicas computacionais e das práticas que desenvolvam as habilidades manuais e percepção volumétrica utilizando as interfaces gestuais.

2 Propósito

Criar padrões de movimento da mão para uma interface gestual voltada à construção de modelos tridimensionais que contribuam para a aprendizagem significativa.

3 Processos

O estudo tem se desenvolvido a partir das seguintes etapas de trabalho:

Levantamento das tecnologias de captação de movimento

A área de interfaces gestuais depende da evolução das tecnologias de visão computacional. Essas tecnologias vêm se desenvolvendo de maneira rápida, impulsionando uma tendência de mercado bastante atual, de popularização e barateamento dos equipamentos de captação de movimento. São exemplos dessa tendência:

Kinect, desenvolvido pela Microsoft1: trabalha com a captação e tradução de gestos

amplos.

Leap Motion Controller da Leapmotion Inc.2:promete precisão milimétrica, de acordo com os fabricantes, e funciona como interface para todo o sistema, apesar de que, nos testes, se mostrou mais apropriado para interface de jogos e aplicativos de design (IEEEXplorer, 2012).

Myo da ThalmicLabs3: que usa inteligência artificial, sensores de movimento e tecnologia de manipulação remota ou Bluetooth. Identifica o gesto executado pela mão através do movimento dos músculos do antebraço e usa os mesmos no controle de diferentes equipamentos.

O Google Glass da Google4: trabalha com o conceito de realidade aumentada. Atualmente funciona apenas por comando de voz sem gestos envolvidos, no entanto reflete a tendência de utilização do espaço real como interface.

Muitos dos dispositivos do gênero são criados principalmente para o mercado de jogos e se estendem para a manipulação de sistemas operacionais. Porém, a possibilidade de modificar o código, como ocorreu com o Kinect, fomentou alguns estudos – de interesse do foco deste artigo – que são voltados a interfaces de programa de modelagem como os encontrados no

1 http://www.microsoft.com/en-us/kinectforwindows/ 2 https://www.leapmotion.com/ 3 https://www.thalmic.com/myo/ 4 http://www.google.com/glass/start/

Anais do 6º Congresso Internacional de Design da Informação | 5º InfoDesign Brasil | 6º Congic Proceedings of the 6th Information Design International Conference | 5th InfoDesign Brazil | 6th Congic

http://www.microsoft.com/en-us/kinectforwindows/

https://www.leapmotion.com/

https://www.thalmic.com/myo/

http://www.google.com/glass/start/

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vídeo disponível na internet do aplicativo kinect-3d-modeling5 e o estudo de Vinayak et al. (2012). Nesses trabalhos, o tipo de modelagem varia demonstrando a versatilidade de uso das interfaces gestuais aplicados à modelagem.

Levando em conta esses e outros estudos feitos com o Kinect, também por ser um recurso de preço acessível, o dispositivo foi escolhido como interface gestual de referência neste trabalho. Como o equipamento capta movimentos amplos do corpo humano, buscou-se um sistema mais preciso e focado no movimento das mãos. Através de pesquisas foi encontrado o sistema da empresa 3Gear, o 3Gear Gestural User Interface6que usa o Kinect na captação do movimento.

O sistema usa linguagem de programação C++ para fazer com que os dados captados pela câmera 3D sejam transformados em informações a respeito da posição das mãos. É composto de um Application Programming Interface (API) simples que gera informações sobre os ângulos das articulações das mãos.

Após o início deste estudo, a mesma empresa desenvolveu seu próprio equipamento em substituição aos Kinects, que não pode ser testado devido ao cronograma e recursos disponíveis.

Experimentação de sistema de captação de gestos

Esta etapa consistiu na montagem e configuração do sistema 3Gear usado nas etapas subsequentes.

O sistema consiste de uma estrutura de alumínio sustentada por dois pés do mesmo material onde são acoplados dois Kinects presos com um suporte especial.

São exigidos requisitos mínimos de configuração do computador, e que os dois Kinects sejam do mesmo tipo (ou para Windows ou para Xbox). Nesse estudo foram usados dois dispositivos para Xbox. O reconhecimento dos movimentos é feito por meio de um marcador à frente do monitor centralizado com a largura da estrutura de alumínio (Figura 1).

Figura 1: estrutura montada (foto do autor).

Alguns componentes não estavam disponíveis no mercado local e foram substituídos por equipamentos alternativos, como o tipo de tubo de alumínio da estrutura e os suportes para Kinect (Figura 2), sem prejuízos ao funcionamento do sistema.

5 http://www.youtube.com/watch?v=LBpfYuVN0bI&list=UUBjmx0Gjw7MIvuEuerV2nQw&index=7 6Sistema vídeos e fotos disponíveis em:http://www.threegear.com


http://www.youtube.com/watch?v=LBpfYuVN0bI&list=UUBjmx0Gjw7MIvuEuerV2nQw&index=7

http://www.threegear.com/getStarted.html

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Figura 2: Suporte de madeira (foto do autor).

Montada a estrutura física, foram feitos ajustes de câmera e reconhecimento de forma e movimento das mãos. O ajuste da posição dos kinects foi feito manualmente, porém, antes desse ajuste, o computador precisou reconhecer os dispositivos por um plug-in específico (Figura 3).

Figura 3: Calibragem de posição do dispositivo Kinect (fotos do autor).

Com as câmeras ajustadas, foi possível executar a calibragem de amplitude e refinamento do movimento para a geração do mapa de profundidade (Figura 4).

Figura 4: Interface para calibragem do movimento da mão (frames de vídeo do autor).

Até esse momento, as configurações se referiam à montagem e reconhecimento da estrutura e câmeras. A interface em si passou pelo processo de construção de um perfil de usuário. Esse procedimento é feito uma única vez no qual são reconhecidas a forma das mãos do usuário (Figura 5) e uma sequência de poses que serão usadas na interface com os aplicativos.

Figura 5: Calibragem da forma da mão (frames de vídeo do autor).


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A calibragem das poses é um processo guiado através do qual o banco de dados de posições é gerado. O sistema foi desenvolvido para identificar seis poses da mão são elas: “pinça”, “Okay”, “aperto de mão”, “microfone”, “L” e “apontar”. Essas poses serviram de parâmetro para a proposta de desenvolvimento de padrões de gestos para modelagem tridimensional, que é o objetivo da pesquisa (Figura 6).

Figura 6: Da esquerda para a direita, acima o gesto e abaixo o modelo formado pelo sistema: pose “Okay”, “aperto de mão”, “microfone”, “L”, “pinça”, “apontar” (frames de vídeo do autor).

Com o perfil construído, o sistema criou um banco de dados das poses capturadas que seria posteriormente rastreada via servidor.

Todo esse processo serviu ao propósito de testar a viabilidade de uso do sistema. Alguns jogos disponibilizados pelo desenvolvedor foram usados em uma observação, assistemática num primeiro momento, para verificar a sensibilidade da captação e o funcionamento efetivo da interface gestual.

Escolha da técnica de modelagem

Projetar uma interface que utiliza os gestos da mão na modelagem tridimensional é um desafio complexo – tendo em vista a diversidade das técnicas possíveis. Mais complexo ainda é propor uma padronização que não distancie a modelagem digital da experiência física com esse modelo, visando promover um aperfeiçoamento da capacidade manual e a sensibilização estética do usuário. Pensando nisso, julgou-se conveniente focar em uma única técnica de modelagem. A técnica escolhida é a de origem japonesa denominada origami. Essa técnica vem despertando o interesse de profissões que lidam com o projeto de modelos tridimensionais nos últimos 20 anos (LANG, 2012).

Tradicionalmente, o origami é visto como a arte de fazer objetos 3D a partir de dobras em uma simples folha de papel. Mais do que arte, a tecnologia do origami é útil para os estudos de alternativas para reduzir o volume de produtos, auxilia no planejamento da fabricação de produtos a partir de chapas planas e tem relação com a área de engenharia (MITANI, 2012). De acordo com Tachi (2012), o estudo do origami encontra aplicações em produtos de diferentes escalas, que vão desde equipamentos médicos dentro do corpo humano até estruturas arquitetônicas e espaciais. Isso pela possibilidade de tornar flexíveis estruturas rígidas; combinar partes múltiplas para formar estruturas mais complexas e robustas e no design de mecanismo de absorção de impacto como os air bags.

Em termos de sensibilização estética, os modelos de origami, criados a partir da gestualidade da mão humana, são interessantes ao desenvolvimento de habilidades de projeto. Além disso, Jackson (2011) ressalta que o aprendiz de design entra em contato, ao longo de sua formação, com conceitos como vinco, dobra, faces, simetria e superfícies em envelope. Esses conceitos estão presentes na prática do origami, reforçando a pertinência da escolha do foco desse estudo.

Outro fator determinante para a escolha da técnica foi o caráter sistemático de sua prática. A sistematização da técnica facilita a criação de um padrão de gestos que possa complementar o padrão de linhas, símbolos e expressões já existentes.


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Levantamento dos movimentos básicos

A princípio foi cogitada a ideia de confeccionar os modelos propostos por Jackson (2011), devido aos estudos de seus diagramas de modelos buscarem uma aproximação com a área do design. Porém julgou-se mais adequado que o estudo dos gestos fosse baseado nos movimentos básicos do origami, pois desses derivam-se todos os modelos possíveis de dobras. Ademais, estes movimentos já foram difundidos por todo o mundo, possuindo uma sistematização que compõe um código bem estabelecido.

Em seu livro, Origami Design Secrets, Mathematical Methods for as Ancient Art, Robert Lang – um dos pioneiros na associação do origami com a matemática e criador do aplicativo TreeMaker7– reúne as principais técnicas e símbolos presentes na prática do origami. Esse padrão de símbolos foi elaborado pelo mestre Akira Yoshizawa, em livros das décadas de 1940 e 1950, sendo difundido internacionalmente como uma linguagem. Essa padronização sofre algumas variações, mas no geral segue a mesma configuração original (LANG, 2012).

O design de um origami parte de um conjunto de linhas que são identificadas por diferentes tipos de traços e dão origem a dobras distintas. A esse conjunto de linhas se dá o nome de diagrama de origami (LANG, 2012) (Figura 7).

Figura 7: Diagrama de origami (fotos do autor).

Os movimentos principais são assim descritos por Lang (2012):

Dobra em Vale: descreve um ângulo positivo em relação ao plano. É representada por uma linha tracejada no diagrama e seu movimento descrito por uma seta aberta (Figura 8).

Figura 8: Linha tracejada e seta que simbolizam a dobra em vale (a) e dobra realizada no papel (b) (fotos do autor).

Dobra em Montanha: obtida pela inversão de uma dobra de vale ou pela dobra em

ângulo negativo em relação ao plano da chapa. A dobra em montanha é representada no diagrama por uma linha traço-ponto e seu movimento com uma seta conforme mostra a Figura 9.

7http://www.langorigami.com/science/computational/treemaker/treemaker.php


http://www.langorigami.com/science/computational/treemaker/treemaker.php

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Figura 9: a) traço-ponto e seta que simbolizam a dobra em montanha, b) dobra realizada no papel (fotos do autor).

Os movimentos de rotação podem ocorrer no plano do papel – parcialmente em qualquer ângulo, formando um ângulo reto ou virando de ponta-cabeça girando o papel 360º. Também são sistematizadas as rotações que ocorrem fora do plano do papel como virar o papel do avesso (Figura 10).

Figura 10: símbolos de rotação: a) giro parcial no sentido horário, b) giro parcial no sentido anti-horário, c) ângulo reto, d) virar de ponta-cabeça no plano do papel, e) virar o papel do lado avesso (figura do autor).

Desdobrar: movimento é representado por uma seta fechada não preenchida (Figura

11).

Figura 11: símbolo do movimento de desdobrar (do autor).

Empurrar: ocorre na existência de mais de uma dobra que formam a chamada

espinha. O movimento de empurrar é simbolizado por uma seta larga, fechadae sem preenchimento.

Figura 12: movimento de empurrar (E), símbolo do movimento de empurrar (D) (do autor).

Existem alguns movimentos que são bastante comuns nos modelos de origami e são construídos a partir de um conjunto de movimentos tais como dobrar, em montanha ou vale, desdobrar e empurrar. Esses movimentos são assim denominados:


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Orelha de coelho, reversão para dentro, reversão para fora, torniquete, pétala, plissado, plissado angulado, plissado angulado alongado, friso, friso angulado, friso angulado alongado, tanque espalhado, tanque aberto, tanque fechado.

Essas ações não são identificadas por um único símbolo, mas sim por um conjunto dos símbolos descritos acima em uma sequência de construção.

Além dos movimentos que incorrem da ação direta das mãos, ainda é padronizado o símbolo que indica o ponto de onde determinada ação está sendo vista, conhecido como ponto de vista, que é representado por um olho estilizado para indicar o local do observador (Figura 13).

Figura 13: símbolo que representa o ponto de onde se deve observar o modelo (do autor).

Essa linguagem de símbolos serviu de base para a observação, análise e construção do padrão de gestos.

4 Desenvolvimento

A etapa de desenvolvimento foi constituída da análise dos movimentos básicos empregados na construção livre dos modelos, classificação dos movimentos básicos, análise das relações espacial dos elementos nos modelos e proposta de simplificação dos movimentos – levando em conta o estudo de poses captadas pelo sistema 3Gear. Finalmente, observou-se a interface gestual de maneira sistemática para verificar a aplicabilidade do padrão proposto.

Análise movimentos básicos na construção livre

A análise foi realizada pela observação visual dos movimentos e da filmagem feita durante a construção física dos modelos, realizada pelo pesquisador. O ponto de vista da filmagem é diferente do ângulo da captação do movimento feito pelo sistema de interface, porém a análise do ponto de vista do pesquisador no momento da aplicação da técnica buscou compensar a diferença de ângulo.

Na construção livre, o que se pode observar é que os gestos das mãos, apesar de toda a sistematização da técnica, são desregrados e complexos, envolvendo movimentos diversos dos dedos. Em alguns casos, uns dedos encobrem os outros durante o movimento. Essa característica provavelmente geraria problemas de oclusão e falhas na captação do movimento pelo dispositivo Kinect (Figura 14).

Figura 14: gestos capturados durante prática da livre da técnica (frames de vídeo do autor).

Por esses motivos se percebeu que, para gerar uma interface utilizando o sistema estudado, haveria a necessidade de classificar e padronizar os movimentos, porém sem perder a relação com essa modelagem física.


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Classificação dos movimentos

Os tipos básicos de movimentos, demonstrados por Lang (2012), foram agrupados e classificados pelas similaridades encontradas no conceito e tipo de gestos empregados em sua prática. Da análise visual da prática e dos vídeos feitos durante a pesquisa, se extraiu a seguinte classificação: geração de arestas e delimitação de faces; movimentos de rotação; deslocamento de vértices, arestas e cantos.

Geração de arestas e delimitação de faces

Vinco: é o movimento pelo qual se constrói uma aresta e se divide um plano em dois criando duas faces.

Movimentos de rotação

Girar o papel no plano: para adequação do ambiente físico e digital, se adotou o plano da mesa onde o marcador repousará como o plano dos eixos x e y.

Virar de ponta-cabeça: giro de 180º tomando por base o plano da mesa.

Virar de frente para trás: incorre no movimento do papel no espaço tridimensional e a rotação ocorre sobre o eixo X ou Y.

Visualizar deste ponto de vista: envolve a rotação do modelo com diferentes eixos de rotação, dependendo do ponto de vista que for necessário adotar.

Dobra em vale, dobra em montanha e desdobrar: realizadas por meio de rotação de uma face sobre uma aresta vincada.

Deslocamento de vértices e arestas e cantos

Essas ações estão presentes tanto no movimento simples como nos compostos.

Empurrar arestas e vértices: o vértice pode ser considerado o ponto a sofrer a ação, como o ponto a partir do qual a aresta sofrerá alguma rotação.

Puxar e empurrar: Nesse caso, a ação é feita em qualquer canto, vértice ou ponto específico de um lado que se pretenda mover, podendo ocorrer mesmo sem haver dobras prévias na superfície.

Essa classificação abrangeu todos os movimentos básicos e foi feita pensando especificamente em extrair os gestos e poses que pudessem ser traduzidos para a interface estudada. Além disso, um número menor de poses poderia ser mais facilmente memorizado pelo usuário.

Proposta de simplificação dos movimentos

Para cada classificação foram identificados movimentos que se repetiam. A partir dessas repetições foram propostas simplificações das quais originaram a proposta de padrão de gestos.

Padrão para a geração de arestas e delimitação de faces

O vinco, no ambiente físico, não tem parâmetro de localização da aresta a ser gerada. Por isso, pensou-se que todo o modelo digital contenha um diagrama de origami previamente escolhido de um banco de dados de diagrama, como foi simulado anteriormente na Figura 7. Partindo dessa premissa, a indicação da aresta poderia ser selecionada com o dedo indicador sobre a linha a ser vincada. O gesto selecionado, para a simulação da marcação do vinco, foi a pose de “pinça” se deslocando sobre a superfície a ser marcada (Figura 15).


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Figura 15: a) e b) pose de “pinça”, c) frame do vídeo do movimento de vincar (frames de vídeo do autor).

Nesse tipo de movimento estão envolvidos conceitos de arestas e faces, além de noções de divisão proporcional entre partes do modelo.

Padrão para movimentos de rotação

Giro parcial e completo da chapa no plano – tendo como base o plano da mesa – descrevem um movimento de rotação em torno do eixo Z. Para realizar esse procedimento, optou-se por usar as duas mãos em pose de “pinça”, fazendo um deslocamento circular no sentido horário ou anti-horário (Figura 16).

Figura 16: a) pose "pinça", b) movimento de girar no plano da mesa (frames de vídeo do autor).

Para evitar confusão com outros movimentos, será importante que o aplicativo ofereça um recurso de visualização e interação com os eixos.

Os movimentos de dobras em vale e montanha e o de desdobrar (Figura 17), bem como o movimento de virar o lado do avesso (Figura 18), ficam mais naturais com a mão aberta girando sobre o eixo no sentido do antebraço. A forma da mão aberta fica entre a pose de aperto de mão e a forma da mão com os dedos abertos.

Figura 17: a) pose de aperto de mão, b) forma da mão com os dedos abertos, c) movimento de dobra em vale (frames de vídeo do autor).


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Figura 18: a) pose de aperto de mão, b) forma da mão com os dedos abertos, c) inversão da chapa do lado avesso (frames de vídeo do autor).

A determinação do ponto de vista fica subentendida pela própria manipulação do modelo no espaço tridimensional. A manipulação do modelo no espaço, bem como a compreensão dos movimentos de rotação, promove um melhor entendimento, por parte do usuário, do sistema de coordenadas, que é importante para a representação gráfica.

Deslocamento de vértices e arestas

Mover vértices e arestas de maneira que interfiram na forma do modelo, e não apenas movam o mesmo com um todo sobre a superfície, é um movimento que exige o emprego de um conjunto de gestos em sequência.

Na seleção de face, aresta ou vértice é preciso especificar qual sofrerá a ação do próximo gesto. Nessa ação foram identificadas três situações possíveis:

Seleção de vértice: pose de “apontar” tocando em um ponto específico pré-determinado no diagrama de origami.

Seleção de face: pose de apontar pressionando uma face (Figura 19).

Em ambos os casos, para mover o elemento seria usada a pose de “pinça”.

Figura 19: a) pose de "apontar", b) movimento de selecionar um ponto ou canto, c) pose de "pinça", d) segurar canto, e) deslocar canto (frames de vídeo do autor).

Seleção de aresta: apontar e deslocar a mão com um movimento sobre uma das retas

do diagrama ou de alguma aresta do modelo – também denominada de “espinha”– com a pose de apontar (Figura 20).

Figura 20: a) pose de "apontar", b) movimento de deslocar o indicador sobre a uma aresta, c) dedo indicador sobre a face (frames de vídeo do autor).


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Afastar faces, arestas ou vértices são recursos fundamentais para a execução de alguns movimentos e usam um dos conceitos de face próxima e face afastada, presentes no vocabulário de origami (LANG 2012).

Analisando o movimento de abrir e fechar faces, que estão unidas por arestas, e comparando com o movimento da mão que pudesse simular esse movimento, foi encontrada semelhança com o movimento da interface que usava a pose “pinça”, iniciando com os dedos unidos e afastando o polegar até a pose de “aperto de mão” ou “microfone” (Figura 21).

Figura 21:a) pose "pinça", b) pose "microfone", c) pose “aperto de mão”, d) movimento de afastar arestas e faces (frames de vídeo do autor).

O movimento contrário, unir faces e arestas afastadas, pode ser feito com o mesmo movimento “pinça” invertido (Figura 22).

Figura 22: a) pose "aperto de mão, b) pose "microfone”, c) pose "pinça", d) movimento de unir arestas (frames de vídeo do autor).

No próximo movimento observou-se que empurrar arestas e vértices funcionava em conjunto com o processo de segurar arestas e faces adjacentes. No entanto, nenhuma das poses disponíveis se mostrou adequada. Portanto, sugere-se a inserção de uma nova pose semelhante à pose “pinça” e “L”, com o dedo indicador realizando o movimento e o polegar unido aos demais dedos (Figura 23).

Figura 23: a) nova pose proposta, b) movimento de empurrar aresta. (do autor)

O conjunto de movimentos envolvidos nessa classificação permite ao usuário o entendimento da relação entre vértices, arestas e faces com a estrutura do modelo, e de como a manipulação dessas variáveis interfere na forma final do mesmo.


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Entende-se que, com aplicação desse conjunto de gestos, é possível construir desde modelos simples até os mais complexos. Para tanto, seria ainda necessário envolver outros recursos do aplicativo, para que o usuário tenha maior controle do processo, como a manipulação do sistema de coordenadas. Esse complemento ainda está em estudo.

Análise sistemática da interface gestual

Nessa etapa foram desenvolvidos os movimentos antes classificados no sistema de interface gestual, montado e configurado, na busca de limitações, problemas e possibilidades de aprimoramento. O sistema não dispõe de aplicativos voltados para a modelagem, porém o experimento serviu para identificar a eficiência dos movimentos do padrão proposto nos jogos do desenvolvedor.

A pose de pinçar e arrastar, sugerida para a formação dos vincos, foi testada com o jogo de montagem de peças de um equipamento. Os modelos deveriam ser pinçados e arrastados ao longo do espaço digital. A maior dificuldade percebida na interação foi a compreensão da localização de um objeto em relação aos demais. O aplicativo soluciona esse problema colocando sombras no plano da base (Figura 24).

Figura 24: frame da interface do jogo Assembly Trainer. Movimento de arrastar com a pose “pinça” (frames de vídeo do autor).

Os movimentos de rotação foram testados no aplicativo que usa a pose “pinça” para girar um modelo digital de um coração. A interface costuma perder, por vezes, a referência do movimento, que deve ser retomado do ponto onde parou, sem prejuízo ao objetivo final (Figura 25).

Figura 25: frames do aplicativo Heart demo. Movimento de rotação com a pose "pinça" (frames de vídeo do autor).

A inversão de face, a partir da rotação sobre o eixo X e Y, foi testada com o jogo da raquete de Críquete, com boa resposta intuitiva e sensível a movimentos sutis e livres, mesmo não havendo uma pose correspondente à usada (Figura 26).

Figura 26: aplicativo Cricket defender. Movimento de rotação sobre o eixo y. (frame de vídeo do autor)


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As ações envolvidas no ato de mover arestas e vértices foram testadas seguindo o conjunto de poses propostas a seguir.

Selecionar vértice e faces: o jogo do xilofone foi usado para testar a eficiência da seleção. O aplicativo reconheceu bem as faces das teclas, tanto com a pose de apontar e, por analogia, se deduziu que um ponto específico também pode ser selecionado por esse mesmo processo (Figura 27).

Figura 27: aplicativo Xilophone. Movimento de seleção das teclas com a pose “pinça” (frames de vídeo do autor).

Mover vértice: a pose “pinça” para mover objetos já foi testada nos movimento de

rotação e na criação de vincos, podendo ser aqui aplicada. O que vai diferenciar é o elemento selecionado e como foi feita essa seleção.

Seleção de aresta: por associação foi testada no jogo que acompanha o movimento do dedo, descrevendo o desenho de linhas no plano X, Y, porém no eixo Z não foi possível fazer o mesmo teste. Nessa observação, foi identificada imprecisão da linha descrita. Seria necessário que a linha fosse reta como a aresta (Figura 28).

Figura 28: movimentos com a pose apontar no aplicativo Pointing demo (frames de vídeo do autor).

Não foi possível testar o afastamento de faces ou arestas, porém, o movimento em si de abrir e fechar os dedos funciona bem. Também não foi possível testar o movimento de empurrar arestas e vértices por se tratar de uma pose nova.

5 Conclusões e caminhos futuros

O estudo está em fase de organização dos padrões em formato de um guia de gestos e recursos que os complementem. As inferências feitas até o momento indicam que o padrão proposto é passível de implantação no sistema estudado. Os gestos e movimentos desenvolvidos promovem o desenvolvimento da observação, sensibilidade e conhecimento em relação aos modelos tridimensionais, podendo contribuir com o ensino de conceitos e relações estruturais de modelos tridimensionais em geral. Estudos futuros poderão acrescentar poses ao sistema existente e propor o desenvolvimento de aplicativos que utilizem a técnica aqui detalhada.


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Referências

Artigos em revistas acadêmicas/capítulos de livros

BONSIEPE, Gui. 2012. Design: como prática de projeto. Editora Edgard Blucher

IEEEXplorer. 2011. News Briefs, Volume 46, Issue: 7. Disponível em: <http://ieeexplore.ieee.org.ez101.periodicos.capes.gov.br/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6228574>. Acesso em: fevereiro de 2012.

JACKSON, Paul. 2011. Folding Techniques for Designers from Sheet to Form. Laurence King.

LANG, R. 2012. Origami Design Secrets. New York: Taylor & Francis Group.

LEME DA SILVA, M. C.; OLIVEIRA, M. C. A. 2006. O ensino de geometria durante o Movimento da Matemática Moderna no Brasil: análise do arquivo pessoal de Sylvio Nepomuceno. In: VI Congresso Luso-brasileiro de História da Educação, 2006, Uberlândia. Anais do VI Congresso Luso-brasileiro de História da Educação. Disponível em: <http://www.faced.ufu.br/colubhe06/anais/arquivos/374MariaCeliaLeme_e_MariaCristina.pdf>. Acesso em: janeiro de 2012

MITANI, J. 2012. Column-shaped Origami Design Based on Mirror Reflections. Journal of Geometry and Graphics. Volume 16, nº 2, 185-194.

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Vídeos publicados na internet

kinect-3d-modeling. Postado por Sonsofsol. Disponível em: <http://www.youtube.com/watch?v=LBpfYuVN0bI&list=UUBjmx0Gjw7MIvuEuerV2nQw&index=7>. Acesso em: novembro de 2012.

Sobre o(a/s) autor(a/es)

Vanessa da Silva Cardoso, Mestranda, PGDESIGN/UFRGS, Brasil <[email protected]>

José Luís Farinatti Aymone, Doutor, PGDESIGN/UFRGS, Brasil <[email protected]>


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http://www.faced.ufu.br/colubhe06/anais/arquivos/374MariaCeliaLeme_e_MariaCristina.pdf

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