60 anos da Realidade Virtual. O Histórico da realidade virtual — Parte 1

Vídeo-games, filmes, museus, criação de telas de arte, treinamentos técnicos, visualizações científicas 3D, tratamentos de saúde entre muitas outras são as aplicações da realidade virtual na atualidade, mas você sabe o que é? Como funciona? Quais ainda são os problemas em aberto? Sobre o histórico da realidade virtual? Ou as suas influências na vida das pessoas? Se sua resposta foi não você poderá descobrir mais sobre essa tecnologia — que está aproximadamente 60 anos sendo estudada, desenvolvida e utilizada para diversas finalidades — na série de textos que o Instituto HUB irá publicar.

A realidade Virtual (VR), também chamada às vezes de Ambientes Virtuais (VE), mundos virtuais ou ainda “microworlds”, é caracterizada por:

“A ilusão de participação em um ambiente sintético em vez de observação externa de tal ambiente. A realidade virtual depende de recursos tridimensionais (3D), estereoscópicos — técnica usada para se obter informações do espaço tridimensional, através da análise de duas imagens — , monitores rastreados, rastreamento mão / corpo e som binaural — audição por duas orelhas. VR é imersivo e multi-experiência sensorial.” [2].

O primeiro simulador multissensorial foi desenvolvido e apresentado entre 1960–1962 por Morton Heilig [1,2, 3]. O sensorama apresentava um filme, pré-gravado em cores e estéreo, apresentava som binaural, aromas, ventos e a experiência da vibração, o espectador poderia fazer um passeio completo de moto por Nova York [1,2]. O simulador de Heilig continha todas as características de um sistema VR, mas não era interativo [1,2, 3].

Alguns anos depois, em 1965, Ivan Sutherland, pioneiro no campo da computação gráfica, propôs uma solução para o problema identificado anteriormente, o “The Ultimate Display”, um conceito artificial de construção do mundo que incluía gráficos, interativos, feedback (resposta) de força, som, cheiro e sabor [1, 2, 4].

E em 1968 Sutherland apresentou o “The Sword of Damocles” o primeiro sistema de realidade virtual realizado em hardware [1,2]. O dispositivo é considerado o primeiro visor montado em cabeçote (“head-mounted display” — HMD) com rastreamento na cabeça, rastreava o espectador e atualizava uma exibição gráfica de acordo com a posição e orientação da cabeça do usuário, o sistema usava dois monitores que eram visíveis a partir de um par de espelhos semi-prateados [1,2].

Em 1967 foi iniciado, sendo publicado em 1971, o projeto GROPE o primeiro protótipo de um sistema de feedback de força realizado na Universidade da Carolina do Norte (UNC) [1, 5]. O sistema foi construído e programado para exercer forças quando alguém move um e inclui sensores de posição, mecanismos para converter as saídas do computador em forças e uma exibição gráfica visual [1, 5].

E quatro anos depois da publicação do projeto GROPE, 1975, Myron Krueger cria a realidade artificial, “um ambiente conceito, sem existência”, ou seja, ele descreve vídeos/mídias interativas mediadas por um computador [1,2]. No Videoplace, a silhueta dos participantes são capturadas por câmeras e são projetadas em uma tela, os participantes poderiam interagir um com o outro por causa das técnicas de processamento de imagem que determinaram suas posições no espaço da tela 2D [1,2]. O sistema de computador também adiciona agentes que possuem um comportamento programado, proporcionando ao usuário um ambiente interessante para experimentar [1, 2].

Em 1982, foi desenvolvido por Thomas Furness na Armstrong Medical Research da Força Aérea dos EUA o simulador de sistemas aéreos visualmente acoplado (VCASS) — um simulador de vôo avançado [1, 2]. Os simuladores de vôo fizeram contribuições muito significativas para o desenvolvimento da Realidade Virtual e uma grande parte da tecnologia necessária para isso foi desenvolvida para simuladores de vôo militar [1, 2]. No simulador o piloto de caça usava um HMD que aumentava o número de visualização da janela pelos gráficos que descrevem a segmentação ou as informações ideais da trajetória de vôo [1,2]. Os gráficos também apresentavam a identificação amigo ou inimigo, informações sobre alvos, informações sobre ameaças [1,2].

Os simuladores de vôo também apresentaram a compreensão dos requisitos técnicos à VR como:

- As taxas de atualização rápidas (ou seja, rastreamento e reexibição, de preferência pelo menos 30 quadros por segundo) [2];

- Tempo de atraso curtos [2];

- Pistas visuais secundárias como sombras e texturas [2];

- Feedback de movimento e feedback de força [2];

- Técnicas para gerenciamento e exibição eficiente de mundos complexos [2].

Dois anos depois, 1984, Mike McGreevy e Jim Humphries, da NASA Ames foram os autores da configuração VR contemporânea — VIVED (Virtual Visual Environment Display) com tecnologia pronta para uso, um HMD monocromático estereoscópico. Eles avaliaram o potencial do monitor para futuros astronautas [1, 2, 6].

Algum tempo depois o projeto “Estação de trabalho do ambiente interativo virtual” — VIEW (Virtual Interactive Environment Workstation) da NASA desenvolveu um simulador e telepresença de uso geral, multissensorial e como um dispositivo pessoal, além disso a configuração incluía rastreamento de cabeça e mão, amplo campo monocromático, monitores estéreo montados na cabeça, reconhecimento de fala, saída de áudio 3D e uma luva rastreada e instrumentada [2, 7].

No final da década de 80 a empresa VPL comercializava e fabricava a luva para uso em realidade virtual mais popular, a DataGlove em 1985 e em 1988 o Eyephone HMD 1988 — esses foram os primeiros dispositivos VR disponíveis no mercado [1,2].

Após de anos de pesquisas e desenvolvimento os primeiros modelos de dispositivos pessoais de Realidade Virtual chegaram ao mercado. No texto que vem serão abordados os últimos 30 anos da VR e todo o seu desenvolvimento ao longo do tempo.

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Para saber mais sobre o tema:

[1] https://www.cg.tuwien.ac.at/research/publications/1996/mazuryk-1996-VRH/TR-186-2-96-06Paper.pdf

[2] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780122277481500093

[3] https://patentimages.storage.googleapis.com/90/34/2f/24615bb97ad68e/US3050870.pdf

[4] http://worrydream.com/refs/Sutherland%20-%20The%20Ultimate%20Display.pdf

[5] https://www.osti.gov/etdeweb/biblio/7289979

[6] https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/319120.319127

[7] https://www.nasa.gov/ames/spinoff/new_continent_of_ideas/