Tecnologias Colaborativas Emergentes

Sistemas Experimentais

As tecnologias, métodos e ferramentas descritos nesta seção são experimentais. Em geral, eles fazem parte de uma pesquisa em novos mecanismos para enriquecer e implementar o trabalho e a comunicação colaborativa à distância. Esta seção descreve brevemente somente alguns destes projetos para ajudar a vislumbrar alguns futuros possíveis.

HDTV e transmissões de SDTV não-comprimidas incluindo Som de Alta Resolução

Pesquisadores da McGill University construíram e fizeram experiências com sistemas usando redes acadêmica e de pesquisa de alta velocidade e cadeias educacionais para transmitir a longa distância com alta velocidade, dados dependentes de tempo como televisão de definição padrão não-comprimida (SDTV) e som surround de alta resolução sincronizado. SDTV com transmissões de som surround levam mais ou menos 300Mb/s. A McGill desenvolveu o Bronto, um transporte de alta velocidade para fluxos de dados em tempo real a fim de facilitar a movimentação destes volumes de dados com confiança sobre uma rede IP de alta velocidade. Para maiores informações veja a página http://www.cim.mcgill.ca/~jer/research/rtnm/.

Os pesquisadores da McGill fizeram experimentos com colaboração musical e aulas individuais com estas ferramentas. O aplicativo tenta criar uma sensação de presença através de som de qualidade superior e uma qualidade de imagem surpreendente.

Um próximo passo evidente nesses experimentos é usar HDTV para ajudar a melhorar a experiência visual. HDTV em alta qualidade (editável) levaria de 1.2 até 5Gb/s. De maneira interessante, as experiências da McGill têm mostrado que a imagem de qualidade pobre realmente afeta a qualidade de áudio percebida.

O essencial para qualquer trabalho é encontrar as aplicações apropriadas onde o custo destas transmissões as tornem razoáveis para uso. Considerando que a largura de banda e as câmeras de resolução mais altas ficam mais baratas com o passar do tempo, o enfoque da pesquisa pode mudar para como fazer estes sistemas mais fáceis de serem usados e mais úteis para uma variedade maior de aplicações.

DV sobre implementações de IP

Durante os últimos anos, pesquisadores da University of California Berkeley, McGill e do projeto japonês WIDE fizeram experiências com o uso de de câmeras filmadoras no formato DV acessíveis ao consumidor como [1] como os codecs para transmissões de áudio e vídeo estéreo de alta qualidade. O formato de DV (com um fluxo de dados de aproximadamente 25Mb/s) não usa compressão interframe como o usado por codecs mais agressivos como o MPEG2 ou MPEG4. Isto significa que o DV pode ser descomprimido sem esperar por frame-times extras e que o fluxo de vídeo é editado com razoável facilidade sem uma grande perda geral. Entretanto, muitas câmeras para uso do consumidor inexplicavelmente demoram significativamente. Testes cuidadosos são necessários para manter a latência baixa.

No projeto de interpretação de vídeo remoto da McGill/UNB, o mesmo software Bronto que foi usado para descomprimir o SDTV foi usado para transportar rapidamente dois fluxos de vídeo DV do médico e paciente para um intérprete de linguagem de sinais localizado remotamente. O DV permite uma imagem impecável, uma câmera portátil muito leve, decodificação baseada em software e latência relativamente baixa para uma boa interação. Este sistema pode ser eficazmente estendido para outras aplicações..

Trabalhando em um sistema semelhante para a distribuição de vídeo baseado em DV, o DVTS (http://www.dvts.jp/en/) tem estado em andamento nos últimos 5 anos. O DVTS originou-se de um projeto de pesquisa no Japão, mas agora é um consórcio de pesquisa/indústria que conta com muitos pesquisadores pelo mundo inteiro como participantes. A associação é gratuita para acadêmicos e inclui muitos pesquisadores da Internet2 nos EUA. Atualmente, o DVTS suporta um sistema de software único, um codec baseado em câmera e uma versão baseada em placa PCI. O DVTS é usado para distribuição de vídeo (unidirecional) e videoconferência de vídeo de alta qualidade.

Videoconferências com resolução de tela de plasma

Em uma iniciativa lançada por Michael Wellings wellings@cac.washington.edu como parte do conjunto de projetos do grupo de trabalho do Research Channel, a videoconferência com resolução de tela de plasma espera baixar os custos de transmissão de vídeo de alta qualidade. A idéia é transmitir e receber imagens de alta resolução, com altas taxas de quadros enquanto permanece no domínio do computador digital. Ao evitar os custos altos associados ao HDTV e a estrutura rígida da indústria de televisão, uma abordagem superior e orientada por computador para transmitir vídeo sobre redes IP, que são mais baratas e melhores, podem ser criada.

Os componentes essenciais para este trabalho são as câmeras industriais de varreduras progressivas ligadas a telas de computador e/ou monitores de plasma que são também dispositivos de varreduras progressivas. Enquanto a meta para imagens com movimento realmente suaves e bastante nítidas devia estar ao redor de 60 fps (do inglês, frames por second) em 1024x768, Michael e sua equipe estão trabalhando inicialmente em algo mais imediatamente viável: 30 fps. Como o projeto começou no meio de 2003, nem mesmo isto está disponível, e a primeira câmera é uma Sony VL500 industrial que fornece 640x480 @30fps sobre uma conexão IEEE1394 (firewire, mas não DV). Mas, conforme as câmeras de resolução mais alta de 30 fps se tornam disponíveis, mais facilmente elas devem ser conectadas em uma infraestrutura básica. Apenas aumente a largura de banda. O uso da largura de banda será significante desde que para manter os atrasos e o processamento em um mínimo; o projeto estará transmitindo vídeo descomprimido em velocidades entre 45 Mb/s e 400 Mb/s.

Atualmente, este projeto é um estudo de viabilidade tecnológica, mas no final o sistema poderia ser integrado a um sistema Access Grid ou como parte de um ambiente colaborativo ponto-a-ponto de alta qualidade. Um sistema de áudio apropriado terá que ser também integrado no sistema.

Sistemas de realidade melhorada

O projeto da APR Moveable Feast é um exemplo de pesquisa que está tentando unir dois espaços grandes separados fisicamente e as pessoas dentro deles via conexões multimídia em rede de IP. O projeto é unir dois espaços grandes e grupos de pessoas usando mais que simplesmente vídeo e som. Revestindo e realçando objetos físicos e as pessoas presentes com um espaço de dados excessivamente reais criados via vídeo projetado, iluminação robótica e som com caixas múltiplas, o Moveable Feast mapeia um espaço virtual sobre um espaço físico. Ele é diferente de um CAVE™ ou outro ambiente tele-imersivo onde o conceito inicial é mover o corpo em um espaço virtual. Uma vez que você tenha este ambiente melhorado, os centros de pesquisas concentram-se em explorar como e o que ele significa para as pessoas colaborarem usando estas novas ferramentas.

O Moveable Feast é um dos vários projetos similares que surgiu nas comunidades de dança e artes que buscam estender os modos de conexão entre grupos de pessoas. Na linha de ponta, um projeto diz estar construindo próteses para os telepaticamente debilitados.

A largura de banda potencial de tais frameworks é limitada apenas pelos componentes incluídos, mas implementações atuais usam entre 10 e 20Mb/s. Manter a latência baixa, especialmente quando estes ambientes são usados para música e dança, é uma questão importante.

Tele-Haptics (haptics: palavra derivada do verbo grego que significa "tocar": tecnologia táctil via web)

Uma tecnologia promissora para melhorar uma experiência colaborativa é representada pelos sistemas force-feed-back (sistema de realimentação aprimorado e fonte de energia interna) relativamente novos que podem ser adaptados para fornecer uma experiência sensória baseada em toque à distância. Os sistemas feitos por Freedom 6s by MPBC são um exemplo desta ferramenta. Estes dispositivos fornecem uma nova dimensão para um espaço colaborativo. Antes de estarem prontos para uso diário, essas tecnologias precisam ser integradas a um ambiente colaborativo mais compreensivo que pode incluir também a videoconferência tradicional.

Para haptics, os aspectos importantes são a latência e transmissão confiável em lugar de transmitir volumes enormes de dados. Para evitar que uma ferramenta remota adentre em um caminho perigoso é crucial que informações sobre a posição e a força cheguem rapidamente e com precisão depois de um movimento ser feito. Para fornecer uma experiência haptic sem problemas a maioria dos sistemas gera mais ou menos 1000 atualizações por segundo (comparadas com as 30 típicas para vídeo). Pesquisadores da Handshake Interactive Technologies (uma Universidade subsidiária de Waterloo) estão trabalhando em mecanismos para reduzir os efeitos de latência ao controlar dispositivos à distância. Outros como o Laboratory for Human and Machine Haptics (ou Touch Lab) da MIT e Reachin (ilustrado aqui) estão construindo novos dispositivos haptic e ambientes de ensino colaborativos baseados nestas ferramentas.

[1] Câmeras DV de qualidade estão agora disponíveis por menos de U$400,00

[2] Fotos ©2002,2003 Peter Marshall, CANARIE Inc.