Projecto

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Expansão de Aplicações para o Wiimote

Curso Informática de Gestão

Joaquim, ig 1181, joaquim.jd.paulino@alunos.ipb.pt
Paulino, ig 1181, joaquim.jd.paulino@alunos.ipb.pt

Orientador: Pedro João Rodrigues, pjsr@ipb.pt

 

Objectivos

O objectivo deste trabalho visa aumentar a autonomia das ferramentas disponibilizadas por Johnny Chung Lee.

Os objectivos específicos do projecto são:

  • Descrever e Identificar as características técnicas do Wiimote;

  • Explicar e Demonstrar, os três projectos de Johnny Chung Lee, Dispositivo multi-apontador em quadro branco padrão; Seguidor de posição para ambientes imersivos 2D com analogia de percepção em 3D; Controlo de cursor através dos movimentos dos dedos (Tipo Minority Report) que utilizam o Wiimote;

  • Ensaiar e Optimizar, o processo de utilização;

  • Modificar e Reescrever, as aplicações disponibilizadas para outras de carácter útil;

  • Concluir, Constatar e Comparar, alternativas de baixo custo na aquisição de equipamentos.

Descrição

Os controladores sem fios vendidos pela Nintendo, doravante referidos como comando Wiimote, possuem características impar para a realização destes projectos uma vez que possuem uma câmara de infravermelhos (IR) que podem monitorar até quatro pontos de luz em simultâneo com uma resolução de 1024x768 pixels.

O Wiimote contém dois tipos de sensores que podem ser usados para a resolução de monitoramento [Kreylos, 2007]:

Acelerómetro Linear: O Wiimote contém três acelerómetros que medem a aceleração linear ao longo de três eixos ortogonais. Os acelerómetros podem ser utilizados para medir directamente o movimento angular, medindo a direcção da gravidade, são também a base para o reconhecimento do gesto Wii usado em muitos jogos. Infelizmente, os acelerómetros por si só não podem ser usados para monitorizar a (relativa) posição e orientação do Wiimote no espaço.

Câmara IR: O Wiimote está equipado com uma câmara de luz infravermelha (IR) de 1024x768 pixels montado na frente do comando. O IR do Wiimote pode detectar e monitorizar até quatro fontes de luz infravermelha modulada a 100 Hz. A câmara está equipada com um processador que analisa a imagem IR, que identifica fontes de luz e que calcula as suas posições (x, y). Uma vez que a câmara é passiva, o Wiimote precisa para trabalhar de fontes de luz infravermelha (IR). A consola Wii vem com um chamado "sensor bar", que simplesmente emite luz infravermelha de dois aglomerados de IR LEDs montados em ambas as extremidades do sensor. Os acelerómetros podem ser usados para combinadamente, com a imagem de IR, medir os movimentos angulares.

É através deste último tipo de sensor (IR) que o trabalho agora apresentado vai incidir.

O Wiimote é o controlador padrão da consola Wii, da Nintendo (mas pode ser conectado a computadores através de uma interface Bluetooth).

Ele recebe a luz (pontos de IR) de uma caneta digital e transmite ao computador os movimentos feitos pelo utilizador [WIIlI.ORG, 2007]. De acordo com as posições destes pontos o Wiimote calcula a posição do cursor na superfície de projecção.

Além desse sensor, o Wiimote possui botões convencionais e pode controlar um cursor.

Todos estes dados são transmitidos por Bluetooth.

Resultados

Análise de Desempenho e Resultados do Sistema

O WiimoteWhiteboard resulta! Dos testes efectuados no primeiro contacto com o programa WiimotWhiteboard de Jonhnny Chung Lee tornou-se difícil pois a colocação do Wiimote interferia na boa utilização da projecção, depois de perceber a melhor colocação do Wiimote conseguiu-se ter um melhor domínio da mesma.

Embora, como já foi referido em pontos anteriores, tenham surgido alguns problemas no uso de algumas das aplicações de ambiente Windows, assim como o aspecto da suavidade do traço e a utilização do botão direito. Mesmo com estas limitações conseguiu-se obter um desempenho bastante aceitável.

Analisando estas limitações no programa foi possível modificar a partir do código fonte as limitações existentes e com isso introduzir o botão direito do rato quando utilizamos a projecção, este recurso entra em funcionamento ao fim de um segundo com a caneta digital imobilizada ou seja pressionado o botão da caneta temos que a manter estática sem movimento durante um segundo para accionar o botão direito do rato. Com esta modificação na aplicação WiimoteWhiteboard o utilizador da superfície de projecção sente um maior domínio da mesma e uma maior flexibilidade no modo como pretende actuar, pois pode desligar e ligar o botão direito do rato no layout da aplicação. Com o botão direito o utilizador faz uma utilização das aplicações de modo mais rápido e confortável.

Quanto à suavidade do traço foram introduzidas as alterações correspondentes de modo a que o Wiimote capta-se a luz infravermelha como posições num dado intervalo de amostras posicionais. Depois de tirar a média do intervalo, o programa tem a posição média em que o utilizador está apontando a caneta, essa posição é decomposta em dois eixos X e Y que são utilizados para controlar a câmara do Wiimote. Desta forma, a câmara é controlada pelo movimento do ponteiro do rato de forma suave. Resolvida esta questão temos como resultado um traço muito mais liso e sem irregularidades.

O problema do PowerPoint foi resolvido colocando na classe do CursorControl a propriedade time do objecto mi com um tempo de 500ms. Desta forma conseguimos colocar em modo de apresentação de diapositivos um ficheiro no PowerPoint.

Com a nova versão o manuseamento das aplicações torna-se mais rápido, flexível e cómodo pois temos cada botão para sua função e evita-se ter a caneta imobilizada para que o clique direito seja disparado assim como a introdução do botão programado pode ser útil na eliminação de caracteres a partir da imagem projectada.

Nas duas outras aplicações disponibilizadas por Jonhnny Chung Lee, Controlo de cursor através dos movimentos dos dedos (Tipo Minority Report) e Seguidor de posição para ambientes imersivos 2D com analogia de percepção em 3D verificaram-se inicialmente os problemas descritos que foram resolvidos de modo a poder ter a perfeita percepção de que o Wiimote consegue monitorar até quatro pontos em simultâneo, que consegue localizar objectos com os dedos em planos a duas dimensões e que podemos acompanhar com precisão as imagens no monitor ou na projecção pois elas reagem ao movimento do corpo quando nos movemos, isto cria uma noção de profundidade e de espaço.

Para estas duas aplicações não foi desenvolvida qualquer alteração ao código por falta de tempo.

Comparação com Outros Sistemas

Após ver a utilização de quadros interactivos profissionais e até uma demonstração do quadro da Clasus concluímos que, apesar de serem todos diferentes em termos funcionais, o objectivo é sempre o mesmo: devolver às salas de aula uma maior interacção sendo possível simular qualquer ambiente, em qualquer disciplina, interagir dinamicamente com os alunos simplificando a partilha e a utilização dos diversos recursos e conteúdos produzidos.

Das utilizações referidas o WiimoteWhiteboard aproxima-se de todas, mas existem algumas diferenças de abordagem que serão referidas:

Relativamente à instalação/calibração é mais funcional o quadro profissional assim como na qualidade de imagem, embora com as modificações introduzidas na versão inicial do WiimoteWhiteboard a qualidade de imagem se aproxime bastante.

O WiimoteWhiteboard afasta-se definitivamente dos outros sistemas, no baixo custo de aquisição, na utilização para outros fins e na facilidade de uso.

O WiimoteWhiteboard apresenta uma nova abordagem, perante os sistemas profissionais, pois permite a criação/utilização independente de software, o programa não possui uma relação de interdependência de qualquer software, separando assim, a utilização de software próprio à utilização de software livre podendo o utilizador criar os seus recursos noutro qualquer software livre.

Aplicação Prática em Ambiente de Sala de Aula

Como professor de Tecnologias de Informação e Comunicação na Escola Secundária Emídio Garcia, o WiimoteWhiteboard foi usado para explicar conceitos de segurança na Internet, criar apresentações em PowerPoint e utilização de dois programas de física o Phun E o Microsoft Physics Illustrator.

Assim como na realização de exercícios interactivos produzidos em Hot Potatoes.

Neste segundo caso os alunos, tiveram a oportunidade de interagir com os conceitos anteriormente adquiridos em tempo real já que eles se encontram disponíveis na plataforma de ensino virtual da escola.

Ao usar o WiimoteWhitheboard, temos de dar sentido à letra i de interactivo porque não é um simples quadro convencional, o que queremos dizer é que existiram alguns contratempos iniciais na sua utilização, mas que foram ultrapassados com uma utilização mais intensa.

Um dos resultados verificados é que os alunos aprendem melhor experimentando.

Houve também oportunidade de divulgar estes projectos a um grupo de alunos e professores de Cabo Verde que visitaram a Escola Secundária Emídio Garcia.

Avaliação Geral

Como avaliação geral, consideramos que o projecto no que concerne à aplicação WiimoteWhiteboard, embora defira um pouco das propostas comerciais existentes no mercado, é uma possibilidade a encarar como uma solução de muito baixo custo e como alternativa portátil, no entanto, enquadra-se perfeitamente nos objectivos propostos inicialmente, cumprindo assim com o objectivo de estudar, e apresentar alternativas quanto à aquisição de novos equipamentos.

Com as melhorias efectuadas na aplicação inicial o uso desta tecnologia ficou mais consistente e capaz de se tornar um caso sério de sucesso.

Acreditamos que a evolução deste projecto é promissora, perante o entusiasmo e perspectivas dos possíveis utilizadores. Estas novas versões foram publicadas na Internet a fim de se mostrar as capacidades deste sistema ao público em geral.

Conclusões e Trabalho Futuro

Apesar do numero crescente de dispositivos lançados no mercado e a diminuição do custo de aquisição, a inovação na procura de novas ferramentas é sempre aliciante.

Este trabalho investigou algumas ferramentas e iniciativas desenvolvidas para utilização do dispositivo Wiimote da Nintendo, principalmente focado na aplicação Dispositivo Multi-apontador em quadro branco padrão de baixo custo (WiimoteWhiteboard).

Após a analise da aplicação disponibilizada por Jonhnny Chung Lee, verificamos toda a sua funcionalidade, mas também detectamos algumas lacunas, foi essas que tentamos resolver e conseguimos  resultados animadores.

Da actualização da aplicação resultou o incremento do botão direito do rato disparado depois de mantermos a caneta imobilizada ao fim de um segundo. Melhorou-se a qualidade do traço principalmente quando se utilizam programas de desenho, assim como as anomalias verificadas no PowerPoint .

Foi construída uma nova caneta digital de forma a termos a possibilidade de utilização dos botões de forma independente para uma melhor ergonomia, esta caneta tem a particularidade de apresentar um botão que pode ser programado com uma tecla como por exemplo a tecla Back Space.

Este sistema deverá ser visto como possível alternativa aos quadros interactivos profissionais pois para além de apresentarem uma redução muito significativa no preço final, em qualidade geral a sua de resolução é bastante satisfatória.

Este sistema pode ser encarado também como uma possibilidade de quadro interactivo portátil.

Desta forma os objectivos propostos foram cumpridos.

Remete-nos lembrar que, o projecto não acaba aqui, pois apenas demos o primeiro passo para algo que poderá ser grande.

Espera-se que os estudos que foram efectuados na área da interactividade contribuam de alguma forma para a criação de sistemas de muito baixo custo.

 

 

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