[pt] Dispositivos de interação tradicionais como mouse e teclado não se adaptam adequadamente a aplicações imersivas, uma vez que sua utilização nesse tipo de ambiente não é ergonômica, já que o usuário pode estar em pé ou até mesmo em movimento. Além disso, utilizando o modelo atual de interação para esse tipo de aplicação (baseado em wands e mouses 3D), o usuário se vê obrigado a realizar diversas mudanças de contexto a cada vez que necessita realizar uma tarefa não suportada no modo imersivo, especialmente a entrada de símbolos. Essas mudanças constantes de contexto da imersão para o WIMP (Windows, Icons, Menus and Pointers) introduzem uma ruptura no modo de interação do usuário com a aplicação. O objetivo deste trabalho é explorar as possibilidades de uso de um dispositivo que mapeia uma interface de toque em um ambiente imersivo de realidade virtual. Foi desenvolvida uma luva para interação com ambientes imersivos de realidade virtual 3D (v-Glove) com duas funcionalidades principais: rastreamento da posição referente ao dedo indicador do usuário no espaço e a geração de uma vibração na extremidade do dedo indicador no momento em que este atinge a localização de uma área plana mapeada no espaço de interação. Foram feitos testes quantitativos e qualitativos com usuários para avaliar a v-Glove, comparando-a com um mouse 3D tradicionalmente utilizado em ambientes imersivos. / [en] Traditional interaction devices such as mouse and keyboard don t adapt to immersive applications, since their use in this kind of environment isn t ergonomic, because the user may be standing or in movement. Moreover, in the current interaction model for this kind of application (based on wands and 3D mice), the users have to change context every time they need to execute a nonimmersive task, specially the symbolic input. These constant context changes from immersion to WIMP (Windows, Icons, Menus and Pointers) introduce a rupture in the user interaction with the application. The objective of this work is to explore the use possibilities of a device that maps a touch interface in a virtual reality immersive environment. We developed a glove for interaction in 3D virtual reality immersive environments (v-Glove), which has two main functionalities: tracking of the position of the user s forefinger in the space and the generation of a vibration in the fingertip when it reaches an area mapped in the interaction space. We performed quantitative and qualitative tests with users to evaluate v-Glove, comparing it with a 3D mouse used in immersive environments.

[pt] O avanço das tecnologias de realidade virtual tem viabilizado melhor acesso a essas tecnologias e a menores custos, desonerando os estudos nesta linha. Este trabalho propõe e estuda diversas técnicas de navegação e seleção em ambientes virtuais usando o Microsoft Kinect. Este dispositivo foi escolhido pois, além de ter custo acessível, permite que o usuário interaja com o sistema sem precisar estar com um dispositivo em mãos ou acoplado ao corpo. Com isto procura-se aumentar o grau de imersão e, possivelmente, criar formas de interação mais familiares aos usuários, ou seja, diminuir a distância do mundo virtual para o real. Através dessas técnicas busca-se que o usuário possa se locomover e interagir com objetos em um ambiente virtual de forma mais próxima ao que faria em um ambiente físico real. Para este trabalho foram implementadas três técnicas de navegação e três de seleção. Uma série de testes foram feitos avaliando pontos como facilidade de uso, esforço cognitivo, tempo de realização de tarefas, fluidez da navegação, entre outros fatores, para cada técnica proposta e para a combinação delas. / [en] The improvement of virtual reality technologies has enabled increased access to these technologies and at lower prices, allowing more studies in this line. This work proposes and studies several navigation and selection techniques in virtual environments using Microsoft Kinect. This device was chosen because, besides having an accessible price, it allows the user to interact with the system without need of hand-held devices or having a device attached to the body. This way we intend to increase the degree of virtual presence and, possibly, create more familiar interactions, in other words, reduce the distance between the virtual world and the real world. Through these techniques we strive to allow the user to move and interact with objects in the virtual world in a way similar to how he would do so in the real physical world. For this work three navigation and three selection techniques were implemented. A series of tests were undertaken to evaluate aspects such as ease of use, mental effort, time spent to complete tasks, fluidity of navigation, amongst other factors for each proposed technique and the combination of them.

[pt] Aplicações de visualização de Engenharia Offshore são, na maioria dos casos, muito complexas e devem ser capazes de representar muitos dados vindos de simulações numéricas computacionalmente intensivas. Para ajudar a melhor analisar os resultados, visualização 3D pode ser usada em conjunto com ambientes de Realidade Virtual (RV). A ideia principal desse trabalho começou quando reconhecemos duas demandas que aplicações de engenharia tinham ao rodar em ambientes RV. Primeiramente há uma demanda para suporte à visualização na forma de melhorias na navegação e na capacidade de analisar os dados. Em segundo lugar, há também uma demanda por colaboração devido às dificuldades de coordenar uma equipe com um dos membros utilizando RV. Para atender estas demandas, nós desenvolvemos uma arquitetura orientada a serviços (SOA) capaz de adicionar colaboração a qualquer aplicação. A ideia por trás da nossa solução é permitir a visualização de dados em tempo real através de tablets e smartphones. Estes dispositivos móveis podem ser usados para ajudar a navegar o mundo virtual ou serem usados como uma segunda tela, ajudando a visualizar e a manipular grandes conjuntos de dados na forma de tabelas ou gráficos. Além disso, queremos adicionar as funcionalidades de colaboração a uma aplicação com o mínimo possível de alterações na aplicação original. Outra vantagem importante que dispositivos móveis adicionam a aplicações de engenharia é a capacidade de acessar os dados em locais remotos, como plataformas de petróleo e refinarias, e assim permitindo ao engenheiro de campo manipular os dados no local de trabalho. Como aplicação teste, utilizamos o ENVIRON, que é uma aplicação de RV para visualização de modelos e simulações de engenharia, desenvolvida em conjunto com a equipe do Instituto Tecgraf da PUC-Rio. Adicionamos esta solução ao ENVIRON e testamos com um experimento e durante o processo de análise de Engenharia Offshore usando ambientes RV (PowerWall e CAVE). / [en] Offshore Engineering visualization applications are, on most cases, very complex and should display a lot of data coming from very computational intensive numerical simulations. To help analyze and better visualize the results, 3D visualization can be used in conjunction with a Virtual Reality (VR) environment. The main idea for this work began as we realized two different demands that engineering applications had when running on VR setups: firstly, a demand for visualization support in the form of better navigation and better data analysis capabilities. Secondly, a demand for collaboration, due to the difficulties of coordinating a team with one member using VR. To meet this demands, we developed a Service Oriented Architecture (SOA) capable of adding collaboration capabilities to any application. The idea behind our solution is to enable real-time data visualization and manipulation on tablets and smartphones. Such devices can be used to help navigate the virtual world or be used as a second screen, helping visualize and manipulate large sets of data in the form of tables or graphs. Furthermore, we want to allow collaboration-unaware application to collaborate with as little reworking of the original application as possible. Another big advantage that mobile devices bring to the engineering applications is the capability of accessing the data on remote locations, like on oil platforms or refineries, and so allowing the field engineer to check the data or even change it on the fly. As our test application, we used ENVIRON, which is a VR application for visualization of 3D models and simulations developed in collaboration with a team from the Institute Tecgraf of PUC-Rio. We added this solution to ENVIRON and it was tested with an experiment and during a review process of Offshore Engineering using VR Setups (Power wall and CAVE).

[pt] A interação em ambientes virtuais de engenharia se caracteriza pelo alto grau de precisão necessário para a realização de tarefas típicas desse ipo de ambiente. Para isso, normalmente são utilizados dispositivos de interação específícos que possuem 4 graus de liberdade ou mais. As atuais aplicações envolvendo interação 3D utilizam dispositivos de interação para a modelagem de objetos ou para a implementação de técnicas de navegação, seleção e manipulação de objetos em um ambiente virtual. Um problema relacionado é a necessidade de controlar tarefas naturalmente não-imersivas, como a entrada de símbolos (e.g., texto, fotos).Outro problema é a grande curva de aprendizado necessária para manusear tais dispositivos não convencionais. A adição de sensores popularização os smartphones e tablets possibilitaram a utilização desses dispositivos em ambientes virtuais de engenharia. Esses dispostitivos se diferenciam, além da popularidade e presença de sensores, pela possibilidade de inclusão de informações adicionais e a realização de tarefas naturalmente não-imersivas. Neste trabalho é apresentada uma ferramenta de interação 3D para tablets, que permite agregar todas as principais técnicas de interação 3D como navegação, seleção, manipulação, controle de sistema e entrada simbólica. Para avaliar a ferramenta proposta foi utilizada aplicação SimUEOP-Ambsim, um simulador de treinamento em plataformas de óleo e guias que tem a complexidade necessária e permite o uso de todas as técnicas implementadas. / [en] Interaction in engineering virtual environments is characterized by the necessity of the high precision level needed for the execution of specic tasks for this kind of environment. Generally this kind of task uses specicinteraction devices with 4 or more degrees of freedom (DOF). Current applications involving 3D interaction use interaction devices for object modelling or for the implementation of navigation, selection and manipulation tecniques in a virtual environment. A related problem is the necessity of controlling tasks that are naturally non-immersive, such as symbolic input (e.g., text, photos). Another problem is the large learning curve to handle such non-conventional devices. The addition of sensors and the popularization of smartphones and tablets, allowed the use of such devices in virtual engineering environments. These devices, besides their popularity and sensors, dier by the possibility of including additional information and performing naturally non-immersive tasks. This work presents a 3D interaction tablet-based tool, which allows the aggregation of all major 3D interaction tasks, such as navigation, selection, manipulation, system control and symbolic input. To evaluate the proposed tool we used the SimUEP-Ambsim application, a training simulator for oil and gas platforms that has the complexity needed and allows the use of all techniques implemented.

[pt] As interfaces pós-WIMP (Windows, Icon, Menu and Pointer) estão trazendo novas modalidades de interação e, consequentemente, novos dispositivos de entrada e saída. Boa parte destas novas interfaces ainda estão amadurecendo questões relacionadas a uma defini¸cão mais clara de um domínio de aplicação e um arranjo tecnológico adequado para isto. O estudo da relação das propriedades dos dispositivos de interação e a influência destas propriedades na realização das tarefas 3D (navegação, manipulação e seleção) constitui um dos fatores para identificação de arranjos mais propícios para execução dessas tarefas. Entretanto, em um âmbito mais globógica pode vir a ser um desafio, pois gera a necessidade da criação de múltiplos ambientes de interação, bem como a transição entre os mesmos. Estas transições são importantes, pois podem tanto orientar como desorientar o usuário durante a realização de uma tarefa. Assim, a presente tese tem por objetivo propor um arranjo tecnológico que, além de buscar integrar as vantagens de ambientes de interação distintos, visa explorar as interações transacionais entre eles, investigando as propriedades de design (congruência dimensional e propriedades de continuidade) durante a realização de uma tarefa de anotação 3D. Para atingir tal objetivo foi desenvolvido um ambiente semiimersivo composto de 3 ambientes de interação através de uma composição de dispositivos de interação contemplando as tarefas de edição textual (2D), navegação e manipulação (3D). Considerando que a tarefa de anotação 3D propicia a transição entre os ambientes interativos, um estudo exploratório foi realizado com usuários para investigar o comportamento da interação durante essas transições, identificando a influência das propriedades de design discutidas nesse trabalho. / [en] The post-WIMP (Windows, Icons, Menu and Pointer) user interfaces are bringing new interaction modalities and the use of new input and output devices. Many of these new interfaces are not yet mature and issues related with a clear definition of an application context and technological requirements are still under investigation. The study of the relationship of the properties of interaction devices and their influence on the performance of 3D tasks (navigation, manipulation, and selection) is an important factor to identify adequate setups for carrying out these tasks. However, in a broader context, each task can be decomposed into sub-tasks which technological demands can be a challenge, since it requires multiple interaction environments, as well as transitions between them. These transitions are relevant because they can either orient or disorient the user during the overall task execution. Thus, this thesis aims to propose a technological setup (a set of interaction devices) to integrate the advantages of different functional environments. The transitional interactions between them are explored by investigating the design properties (dimensional congruency and properties of continuity) during the 3D annotation task execution. In order to achieve such a goal, a semi-immersive environment composed of 3 functional environments was developed. That composition includes a set of devices enabling the tasks of text edition (2D), navigation and manipulation (3D). Assuming that 3D annotation forces transitions between the integrated functional spaces, an exploratory study was conducted with users to investigate the behavior of interaction during these transitions by identifying the influence of the design properties discussed in this work.

[pt] Flexibilidade e liberdade são sempre desejados em ambientes de realidade virtual. Dispositivos de entrada tradicionais, como mouse ou teclado, dificultam as interações entre o usuário e o ambiente virtual. Para melhorar a interação em termos qualitativos em um ambiente virtual, a interação deve ser tão natural quanto possível, por isso, gestos com a mão se tornaram um meio popular para a interação humanocomputador. O desenvolvimento de dispositivos de imersão como os capacetes trouxeram a necessidade de uma nova forma de interação e um desafio para os desenvolvedores. O reconhecimento de gestos da mão usando sinais eletromiográficos (EMG) tem chamado a atenção devido ao surgimento de dispositivos mais baratos que conseguem gravar dados EMG precisos. Um dos dispositivos mais destacados nessa área é o bracelete Myo, equipado com oito sensores EMG e uma unidade de medição inercial (IMU). O objetivo deste trabalho é avaliar a usabilidade do bracelete Myo como um dispositivo de seleção e manipulação de objetos 3D em ambientes de realidade virtual, visando melhorar a experiência do usuário, aproveitando a possibilidade de medir a força aplicada a um gesto assim como de usar as vibrações do Myo como sistema de feedback. Este estudo pretende responder à seguinte pergunta: O bracelete Myo tem alto grau de usabilidade para a seleção/manipulação de objetos 3D em Ambientes de Realidade Virtual? Para atingir esse objetivo, foram propostas quatro subquestões para orientar essa pesquisa: I) Quais recursos do Myo podem ser usadas em Ambientes de Realidade Virtual (VRE)? II) Quais são as limitações do bracelete Myo? III) É possível realizar tarefas de seleção e manipulação usando o bracelete Myo? IV) Como o uso do bracelete Myo pode enriquecer as tarefas de seleção e manipulação? Para responder às duas primeiras subquestões foi realizada uma revisão da literatura que compreende a tecnologia do Myo, vantagens e limitações, e os trabalhos relacionados. Além disso, inclui conceitos básicos sobre Interações em VRE. Para responder às duas últimas subquestões foram propostas duas técnicas de seleção/manipulação usando o Myo e foram testadas com os usuários e os resultados foram comparados, avaliando sua usabilidade. / [en] Flexibility and freedom are always desired in virtual reality environments. Traditional inputs, like mouse or keyboard, hamper the interactions between the user and the virtual environment. To improve the interaction in qualitative terms in a virtual environment, the interaction must be as natural as possible, and because of that, hand gestures have become a popular means to the human-computer interaction. The development of immersion devices like head-mounted displays brought the need for a new way of interaction and a challenge to developers. Hand gestures recognition using electromyography signals (EMG) has increased the attention because the rise of cheaper wearable devices that can record accurate EMG data. One of the outstanding devices in this area is Myo armband, equipped with eight EMG sensors and a nineaxis inertial measurement unit (IMU). The objective of this work is to evaluate the usability of the Myo armband as a device for selection and manipulation of 3D objects in virtual reality environments, aiming to improve the user experience, taking advantage of the possibility to measure the force applied to a gesture and to use Myo vibrations as a feedback system. This study aims to answer the following question: Has Myo armband high grade of usability for selection/manipulation of 3D objects in Virtual Reality Environments? And to achieve that purpose, four sub-questions were proposed to guide this research: I) Which resources of Myo can be used in Virtual Reality Environments (VRE)? II) What are the limitations of the Myo armband? III) Can selection and manipulation tasks be performed using Myo armband? IV) How can Myo armband enrich the selection and manipulation tasks? To answer to the first two sub-questions, we conducted a literature review that covers Myo technology, its advantages and limitations, and related works. Also, it includes basic concepts about Interactions in VRE. To answer to the last two sub-questions, we proposed two selection/manipulation techniques using Myo, which were tested with users and the results were compared, evaluating their usability.