Değişme, Çözülme ve Ahlâk

A meta final deste projeto ´e prover visualiza¸c˜oes imersivas que de uma maneira in- tuitiva podem explicar, por exemplo, a propaga¸c˜ao de ondas eletromagn´eticas em redes sem fio. Para esta finalidade foi montado um cen´ario que pretendia visualizar tantas observa¸c˜oes de efeitos f´ısicos quantas fossem poss´ıveis. Para ter uma id´eia do cen´ario a ser mostrado na CAVERNA Digital, um instantˆaneo produzido pelo VTK ´e mostrado na Figura 6.3, onde se mostram as localiza¸c˜oes dos objetos e a frente da onda em propaga¸c˜ao. As dimens˜oes f´ısicas da CAVERNA Digital ´e de 3 m × 3 m × 3 m.

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Figura 6.3: O cen´ario a ser visualizado na CAVERNA Digital.

Para ter espa¸co suficiente para o contorno absorvente (espessura de ≈ 0,21 m), foi escol- hido um tamanho total deste cen´ario de 3,5 m × 3,5 m × 3,5 m.

Paredes de concreto, uma janela de vidro, e uma porta de madeira, com propriedades de materiais segundo a Tabela D.4, foram inclu´ıdas no cen´ario, como tamb´em uma coluna de metal. Ent˜ao, al´em dos efeitos f´ısicos mostrados na se¸c˜ao 6.2, ´e esperado que se visualize tamb´em os efeitos da utiliza¸c˜ao de diferentes materiais, e tamb´em uma aparˆencia ainda mais acentuada do efeito de difra¸c˜ao devido `a coluna de metal (totalmente opaca). Por exemplo, na Figura 6.3 ´e demonstrado que a onda eletromagn´etica atravessa a porta e a janela mais f´acilmente do que a parede. Al´em disto, o efeito da difra¸c˜ao, visto como frentes de ondas dobradas ao redor da coluna de metal, ´e bem acentuado.

A fim de que se chegue `as visualiza¸c˜oes imersivas, algumas considera¸c˜oes sobre a gera¸c˜ao dos arquivos e das geometrias devem ser feitas:

• O formato .wrl foi considerado a melhor op¸c˜ao dos arquivos exportados pelo VTK. As duas raz˜oes principais foram: a l´ıngua de VRML ´e amplamente usada, e o uso de arquivos do tipo .obj, nos testes iniciais, resultou em perdas de cores e transparˆencia.

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• Uma outra coisa importante foi a gera¸c˜ao de iso-superf´ıcies. Diferentemente das imagens nas Figuras 6.1–6.2, cada iso-superf´ıcie teve que ser extra´ıda como uma geo- metria ´unica, e tamb´em introduzida no cen´ario final come¸cando com a iso-superf´ıcie de iso-valor maior. Anteriormente, este procedimento foi feito automaticamente pela gera¸c˜ao de um conjunto de iso-superf´ıcies utilizando o algoritmo de cubos mar- chantes uma vez s´o.

• Um software espec´ıfico foi desenvolvido1

para converter os arquivos de texto de .wrl para bin´ario no formate de .osb. O objetivo de separar esta parte em um passo ´

unico era simplesmente acelerar o tempo para se ler os arquivos no OpenSG. Ent˜ao, a renderiza¸c˜ao das imagens imersivas ficava muito mais r´apida desde que o passo de convers˜ao j´a tivesse sido efetuado. Este resultado ´e valioso porque a convers˜ao apenas precisa ser feita uma vez, e depois a anima¸c˜ao imersiva pode ser rodada repetidamente pelo OpenSG.

• Uma preocupa¸c˜ao existe na cria¸c˜ao das iso-superf´ıcies. O tamanho do arquivo .wrl ´e proporcional ao n´umero de pol´ıgonos das geometrias criadas, e tem como conseq¨uˆen- cia que os tempos para escrever, ler, e converter os arquivos dependem do n´umero de pol´ıgonos num certo instantˆaneo. A maneira mais ´obvia para diminuir esta carga ´e reduzir o n´umero de iso-superf´ıcies. Uma outra abordagem ´e utilizar um filtro do VTK para decimar o n´umero de triˆangulos. Ent˜ao, o procedimento ´e primeiro converter os pol´ıgonos para triˆangulos (vtkTriangleFilter() ), e depois decim´a- los (vtkDecimatePro() ). Um resultado desta decima¸c˜ao ´e a cria¸c˜ao de arquivos at´e um d´ecimo do tamanho original, sem perceber perdas da qualidade. Contudo, o custo para este procedimento ´e um tempo total maior para extrair as iso-superf´ıcies. Durante a prepara¸c˜ao das visualiza¸c˜oes imersivas concluiu-se que o uso de quatro iso- superf´ıcies n˜ao apenas diminuiria o tamanho dos arquivos, mas tamb´em levaria a visua- liza¸c˜oes com uma quantidade de informa¸c˜ao diminu´ıda e mais f´acil de se perceber. A Figura 6.4 mostra o resultado final das visualiza¸c˜oes imersivas na CAVERNA Digital. A figura ´e composta de duas fotos (acima) tiradas em dois instantˆaneos diferentes, e visa capturar a sensa¸c˜ao de imers˜ao do usu´ario no espalhamento da energia contida num pulso eletromagn´etico que est´a se propagando. A fim de que se explique melhor as fotos e o que realmente est´a sendo visualizado, elas s˜ao acompanhadas por duas imagens auxiliares (abaixo) que, pela ajuda de um avatar, mostra o ponto da vista das duas fotos. Estas ´

ultimas figuras foram captadas da tela de um computador.

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Figura 6.4: Fotos das visualiza¸c˜oes imersivas na CAVERNA Digital (acima), e os mesmos instantˆaneos vistos na tela como vrml (abaixo).

A primeira foto da CAVERNA Digital mostra que o pulso de energia emitido tem uma certa extens˜ao no espa¸co. Pode-se ver que o n´ıvel da potˆencia ´e distribu´ıdo, o que ´e devido ao fato de que o pulso ´e um pulso gaussiano, onde os v´arios n´ıveis da potˆencia s˜ao representados pelas iso-superf´ıcies coloridas. A sensa¸c˜ao de imers˜ao na CAVERNA Digital faz com que pare¸ca que o pulso est´a se aproximando muito r´apido e depois passa pelo usu´ario. A segunda foto, tirado de um outro ˆangulo, mostra como uma parte do pulso emitido tem sido refletido na coluna de metal, e agora est´a se propagando na dire¸c˜ao oposta. Outra parte do pulso acabou de chegar `a parede entre a janela e a porta, e pode- se ver (o c´ırculo) que uma fra¸c˜ao da frente da onda come¸cou a interagir com a parede. Al´em disto, na parte inferior da foto ´e claramente vista uma abertura na iso-superf´ıcie. A raz˜ao para isto ´e o comportamento dipolo do sinal emitido, o que resulta em pouca energia emitida na dire¸c˜ao vertical.

No final, as duas fotos inseridas na Figura 6.4 comprovam a tese da possibilidade de utilizar visualiza¸c˜oes imersivas como uma ferramenta para se aumentar a percep¸c˜ao da f´ısica relacionada a campos eletromagn´eticos que se espalham num ambiente fechado.