UM SUPORTE PARA ADAPTAÇÃO DE CONTEÚDO DE REALIDADE VIRTUAL PARA DISPOSITIVOS MÓVEIS UTILIZANDO SOFTWARE LIVRE José Barbosa Dias Júnior Marlus Dias Silva Eduardo Filgueiras Damasceno Luiz Fernando Braga Lopes Alexandre Cardoso Edgard Afonso Lamounier Júnior Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás – Goiânia - GO Universidade Federal de Uberlândia – UFU – MG Centro Universitário de Maringá – CESUMAR - PR Instituto Federal Goiano – campus Rio Verde - GO
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Abstract This meta-paper describes an proposed architecture to support the development of applications of Virtual Reality into mobile devices, using Adapted Context Techniques. This solution aims to provide a support for customization of the Virtual World and Actions into this according to the mobile equipment characteristics with autonomy, thus allowing the portability of the desktop virtual world content´s to the virtual world on mobile device.
1. Introdução A evolução nas tecnologias de dispositivos computacionais portáteis e os avanços nas comunicações sem fio permitiram o surgimento de um novo paradigma [1]: a Computação Móvel (CM). As constantes inovações tecnológicas nesta área proporcionaram o desenvolvimento de uma grande variedade de dispositivos que levam o ambiente de trabalho para além das “paredes de escritórios e edifícios”, permitindo uma maior liberdade entre os
usuários e os sistemas computacionais, devido a sua mobilidade. De acordo com [1] a evolução da CM promoveu um avanço no desenvolvimento de novas tecnologias de hardware e software abrindo uma gama de novas aplicações com recursos de comunicação sem fio ou wireless. Dentre estas aplicações destacam-se as de Realidade Virtual (RV) e ou Mista (RM) nas mais diversas áreas tais como: Educação, Entretenimento, Visualização, entre outras. A mobilidade proporcionada pelos equipamentos móveis, juntamente com interação mais natural advinda da RV, permite criar um Ambiente Virtual Móvel, propício à troca de experiências, informações, imagens, entre outros, de forma mais motivante para o usuário. Entretanto, ainda existem problemas relacionados às restrições existentes nestes dispositivos, as quais continuam sendo o grande “gargalo” para a criação de aplicações móveis de RV [2]. Outra barreira a ser transposta no desenvolvimento destas aplicações é a heterogeneidade desses equipamentos [3] e [4] caracterizada por diferentes restrições de processamento, memória, bateria, largura
de banda de comunicação, e diversas plataformas de software existentes (Windows, Symbian, Palm OS, entre outras). Devido às especificidades desses dispositivos, seria necessário desenvolver diferentes versões dos conteúdos de RV para a mesma aplicação, de acordo com as características de cada dispositivo. Contudo a criação destas versões pode se tornar inviável e não escalável a codificação humana, devido à variedade de plataformas e dispositivos disponíveis. Portanto, este trabalho tem como intuito propor uma arquitetura para customização do conteúdo de RV para dispositivos móveis de forma autônoma, ou seja, sem a intervenção do usuário, por meio de uma infra-estrutura de software, reduzindo assim a complexidade e o tempo necessário para o desenvolvimento destas aplicações.
2. Adaptação O Conceito apresentado por [5] é que adaptação é a capacidade de adequação que uma aplicação possui de se adaptar as alterações nas circunstâncias do ambiente em que executa. Dois fatores têm contribuído para o aumento do interesse pelo desenvolvimento de softwares adaptáveis [6], sendo o primeiro, o paradigma da CM, pelo qual as aplicações devem ter a capacidade de se adaptarem a diversos ambientes e dispositivos móveis. O segundo é o desenvolvimento da Computação Autônoma, cujo objetivo é a aumento de sistemas que tem a capacidade de se auto-gerenciar, utilizando todas as potencialidades das infra-estruturas tecnológicas, reduzindo a administração humana sobre eles. Para que as aplicações móveis de RV possam ser utilizadas por diferentes dispositivos o conteúdo deve ser cuidadosamente selecionado e adaptado às condições restritivas de cada equipamento destino, tais como: dimensões do display, quantidade de cores, memória disponível, entre outras [5]. Portanto o mesmo conteúdo direcionado para um microcomputador não deve ser enviado a um dispositivo móvel como um celular ou um PDA (Personal Digital Assistant), por exemplo.
3. Trabalhos relacionados Projetos relacionados à utilização de RV e RA em dispositivos móveis começaram a ser explorados nos últimos anos e existem ainda alguns fatores a serem resolvidos para que estes possam oferecer melhor qualidade e quantidade de serviços aos usuários tais como: limitação de banda, memória, tamanho de tela, limitação de processamento, entre outros [5 ].
Dentre estes se podem destacar os trabalhos nas seguintes áreas: Localização e Navegação [7], Educação [8], Visualização e Navegação [9] e [10]. O projeto relatado em [7], utiliza RV e RM para navegação embora sejam utilizados em dispositivos diferentes, não possui critérios para adequação de conteúdo utilizado de acordo com os dispositivos, esta limitação acontece na maior parte dos trabalhos descritos. Segundo [8], o VIRTRAN embora tenha sido desenvolvido para celulares pode ser utilizado por PDA ou Pockets PC. Ele não fornece suporte à adaptação de conteúdo, nem a definição de perfis dos dispositivos, como a solução proposta. O Guia Virtual de Museu [9] permite certa personalização relacionada às escolhas do usuário, porém esta personalização esta mais voltada para uma configuração de preferências, não de conteúdo. O SignPost [10] permite visualização diferenciada de acordo com a preferência do usuário, esses dados são pré-definidos pela aplicação sem possibilidade de adequação.
4. Arquitetura proposta A arquitetura proposta para geração de conteúdo adaptativo para aplicações móveis de RV utiliza técnicas de adaptação de contexto, para execução desta customização. Um dos objetivos dessa abordagem é atender os diversos usuários participantes do sistema de forma dinâmica, fornecendo-os conteúdo adaptado, abrangendo dispositivos distintos, proporcionado assim uma solução que permita uma maior abstração das características de um dispositivo específico. Portanto, pretende-se obter uma solução multiplataforma capaz de realizar a adaptação deste conteúdo de forma automatizada, utilizando como base as informações de contexto do usuário. Dessa forma, o processo de customização é realizado totalmente pelo servidor, facilitando assim o acesso a diferentes dispositivos. A figura 1 demonstra a visão geral do funcionamento da proposta.
O cliente móvel é constituído pela aplicação móvel, e uma camada de conexão, responsável por realizar a requisição e troca de mensagens necessárias para comunicação entre o cliente e servidor, utilizando para isso o protocolo TCP/IP O servidor de adaptação utiliza uma mensagem de requisição vinda do cliente para identificá-lo, realizar seu agrupamento de acordo com suas características e a customização do seu conteúdo 3D. A figura 2 ilustra o funcionamento geral estrutura proposta.
Figura 1- Visão geral da arquitetura proposta A arquitetura do Servidor de Aplicação, ilustrado na figura 1, é dividida em seis camadas citadas anteriormente, que serão descritas abaixo: a) Camada de Persistência é responsável pelo armazenamento das informações dos dispositivos, bem como o conteúdo 3D. Garantindo a integridade dos mesmos. b) A Fábrica de Perfil utiliza as informações da camada anterior para gerar os perfis dos equipamentos, de forma pré-definida. Ela também gerencia esses perfis. A base de informações sobre os equipamentos é obtido de forma dinâmica, utilizando para isso a especificação Composite Capability/Preference Profiles (CC/PP) [11]. c) O Gerenciador de Adaptação determina as políticas utilizadas para realização da adaptação do conteúdo de RV e RM. Para isso ele possui três módulos internos, cada um deles responsáveis por atividades específicas de controle e customização de objetos 3D (módulo 3D), imagens (módulo Image) e texto (módulo Texto), utilizando para isso as políticas pré-definidas de adaptação. d) Grupo tem como finalidade agrupar os clientes móveis em grupos com características comuns, para facilitar o seu gerenciamento e o controle na troca de informações entre o servidor e os clientes. f) Conexão tem a responsabilidade de gerenciar, manter a referência das conexões dos clientes móveis e identificar as características destes equipamentos. Na estrutura proposta, todo processamento necessário para adaptação de conteúdo é realizado pelo servidor de adaptação.
Figura 2 – Estrutura geral O cliente móvel é um cliente multiplataforma para dispositivos móveis, ele é responsável por realizar a requisição, contendo informações necessárias para a identificação dos dispositivos, na seção abaixo será descrita o funcionamento da estrutura proposta.
5. Servidor de Adaptação As camadas presentes no Servidor de Adaptação são responsáveis, de forma geral, pela recepção das informações de requisição de dados vindas do Cliente Móvel e pela validação das mesmas. Por meio destas informações, o servidor realiza a identificação dos dispositivos participantes, o que permite a sua classificação de acordo com os perfis prédefinidos, armazenados na camada de Persistência. A camada de Fábrica de Perfil recebe as mensagens de informações dos dispositivos e de conteúdo de RV, vindos da camada de Persistência. Ela utiliza essas informações para criar o perfil dos dispositivos de acordo com suas restrições. De posse das mensagens vindas da Fábrica de Perfil, a camada Gerenciador de Adaptação aplica as políticas de adaptação de conteúdo de RV, para isso ela utiliza um conjunto de regras e as informações dos perfis armazenados na camada de Persistência, utilizando essas informações ela realiza a customização deste conteúdo, de acordo com as características de cada dispositivo.
As políticas utilizadas nesta camada impedem, por exemplo, que o mesmo conteúdo com as mesmas características seja enviado para um microcomputador e para um celular ou PDA. O funcionamento do Servidor de Adaptação e as trocas de mensagens entre suas camadas são ilustrados na figura 3.
5. Funcionamento do Protótipo No protótipo desenvolvido o Cliente Móvel solicita uma conexão para o Servidor de Adaptação. Sendo este responsável pelo estabelecimento e gerenciamento da conexão e identificação do dispositivo. Após a conexão o Cliente Móvel realiza o processo de solicitação de conteúdo de RV utilizando o menu da aplicação cliente. Nesta etapa ele envia uma mensagem para o Servidor de Adaptação, no formato de String contendo o seguinte formato básico , de posse da mensagem o servidor verifica na base dados a imagem solicitada e a adapta de acordo com as características do cliente solicitante e a envia a resposta (imagem adaptada), o mesmo ocorre no caso de solicitação de textos ou objetos M3G, sendo modificada a mensagem para , no caso de texto e , para arquivos M3G. Após este processo o Cliente Móvel receberá o conteúdo de RV solicitado. Na figura 3 é ilustrado o recebimento do mesmo conteúdo tridimensional por três clientes móveis com características distintas.
Figura 3 – Funcionamento do Servidor de Adaptação Nesta arquitetura os dispositivos são divididos em grupos criados e gerenciados pela camada de Grupo. Este processo reduz a “quantidade” de equipamentos a ser gerenciados pelo servidor, facilitando a aplicação de regras e o controle de alterações nos estados destes equipamentos, o que melhora o gerenciamento, e reduz a complexidade da estrutura e o processamento necessário para execução desta etapa. A maior parte do gerenciamento dos Clientes Móveis é realizada em grupo, porém existe a necessidade de controle individual de eventos específicos (como: alterações, solicitações, entre outras) para estes clientes, esta tarefa é executada pela camada de Grupo, que controla as especificidades necessárias para manter a integridade da estrutura. Para realização destas atividades tanto a camada de Grupo utiliza as informações vindas das camadas inferiores. A etapa de identificação, controle de solicitações e todas as outras atividades necessárias para execução da comunicação com os clientes móveis, são executados pela camada de Conexão, que utiliza para isso as informações das camadas de Grupo e Tratamento.
Figura 3 – Cliente Móvel utilizando arquivo M3G adaptado.
6. Implementação da arquitetura A arquitetura está sendo implementada utilizando plataforma Java 2 Micro Edition (J2ME), com o perfil Mobile Information Device Profile (MIDP) versão 2.0 e o Connected Limited Device Configuration (CLDC) versão 1.1 . A escolha da plataforma foi devido a sua portabilidade, o suporte oferecido a uma grande quantidade de dispositivos. Foram desenvolvidas as camadas de Persistência e Factory Perfil, e estão sendo definas as políticas de adaptação. Algumas funcionalidades da camada de
Conexão do Servidor e do Cliente Móvel também foram desenvolvidas para testar a comunicação entre ambos. Um importante requisito não funcional para arquitetura é que o cliente móvel seja multiplataforma, um dos fatores que influenciou na escolha da plataforma de desenvolvimento. Sendo atendido este requisito a solução proposta poderá ser utilizada por uma grande variedade de dispositivos.
7. Consideração e Trabalhos futuros Neste trabalho foi apresentada uma proposta de um Suporte para Adaptação de Conteúdo de RV, que está em desenvolvimento, para auxiliar na adequação deste conteúdo para dispositivos móveis. A solução apresentada neste artigo permite a aquisição de forma autônoma das características do dispositivo, fornecendo assim informações suficientes para realização da customização e adaptação de conteúdo, diferenciando-se dos trabalhos discutidos no item 3. De acordo com os testes realizados o envido de conteúdo de RV para o dispositivo móvel, sem aplicar as políticas de adaptação, o conteúdo de RV fica fora dos padrões dos dispositivos impossibilitando sua visualização, já utilizando as regras iniciais de adaptação foi possível enviá-lo atendendo as características necessárias para sua visualização. No protótipo são utilizados arquivos 3D no formato M3G para realizar a aplicação das regras de adaptação, como pode ser visto na figura 3. Como trabalho futuro pode-se destacar o desenvolvimento do protótipo utilizando outros arquivos 3D, para realizar comparações de desempenho.
8. Referências [1] Rocha, T., Toledo, Maria B. F. “Mecanismos de Adaptação para Transações em Ambientes de Computação Móvel” in IEE Latin América Transactions, Vol 5, Nº 8, December 2007. [2] Alcantara, Afonso. Principais desafios da computação móvel. Disponível em . Acesso em: 20 jan. 2008 [3] Hao-hua Chu , Henry Song , Candy Wong , Shoji Kurakake , Masaji Katagiri, Roam, a seamless application framework, Journal of Systems and Software, v.69 n.3, p.209-226, 15 January 2004 [doi>10.1016/S0164-1212(03)00052-9] [4] Viana, Windson ; CAVALCANTE, Paula ; CASTRO, R. M. C. . Mobile Adapter: Uma abordagem para a construção de Mobile Application Servers adaptativos utilizando as especificações CC/PP e UAProf. In: XXV Congresso da Sociedade Brasileira de Computação, 2005, Sao leopoldo, RS-Brasil. Anais do XXXII SEMISH. [5] Raatikainen, Kimmo E. E.; Middleware for Mobile Aplications Beyond 3G. International Conference on Intelligence in Networks (SMARTNET 2002),7.,p3-18, abril de 2002.
[6] Mckinley, P. K.; Sadjadi S. M.; Kasten E. P.; Cheng, B. H. C. Composing adaptive software. IEEE Computer, v.37, n.7, 2004. p.56-64. [7] LOCUS - Desenvolvimento de Ferramentas de Localização de contexto para Serviços de Informação Móvel. . Acesso em: 05 de Set. 2008 [8] Marçal, E., Filho. Tese de Mestrado. VirTraM: Um Framework para o Desenvolvimento de Treinamentos Utilizando Realidade Virtual. Universidade Federal do Ceará, 2005.Versão eletrônica .Visitado em: 03 de Abr. 2008. [9] Damala, A. Augmented Reality Based User Interfaces for Mobile Museum and Exhibition Guides, CAA 2007, Computer Applications and Quantitative Methods in Arcaheology. Deutsches Archaeologisches Institut, Berlin, In Press. [10] Schmalstieg, D., Wagner, D. First Steps Towards Handheld Augmented Reality. In: INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON WEARABLE COMPUTERS (ISWC), 7., 2003, USA, Proceedings Washington: IEEE Computer Society, 2003. p. 127-137. [11] W3C - WWW CONSORTIUM, Site do fórum de desenvolvimento de tecnologias para Web. Disponível em:. Acesso: em Jan. 2008.
