ANALYSIS OF ERGONOMIC ASSESSMENT METHODS FOR HOLOGRAPHIC ENVIRONMENTS
REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/fa10202511112128
Mariani de Souza Silveira
Marcelo Gitinarana Gomes Ferreira
Flávio Anthero Nunes Vianna dos Santos
RESUMO
Este artigo propõe uma investigação sobre a aplicação da ergonomia na avaliação de ambientes holográficos. Neste contexto, será abordada a importância da ergonomia na criação de experiências holográficas confortáveis e eficientes para os usuários, discutindo métodos de avaliação ergonômica específicos. O objetivo do artigo é realizar uma análise de métodos específicos para avaliar a ergonomia em ambientes holográficos, incluindo um sistema multicanal de avaliação da interação homem-máquina e a exibição holográfica, e ainda, uma estrutura algorítmica desenvolvida para melhorar a experiência dos usuários ao ver hologramas. Utilizou-se a abordagem da pesquisa qualitativa e pesquisa descritiva, com os procedimentos técnicos da revisão assistemática da literatura. Os resultados da pesquisa mostram métodos que podem ajudar a melhorar o design e a experiência do usuário em ambientes que utilizam interações holográficas.
Palavras-chaves: Avaliação ergonômica. Ambientes holográficos. Experiências holográficas.
ABSTRACT
This article proposes an investigation into the application of ergonomics in the evaluation of holographic environments. In this context, the importance of ergonomics in creating comfortable and efficient holographic experiences for users will be addressed, discussing specific ergonomic evaluation methods. The objective of the article is to carry out an analysis of specific methods for evaluating ergonomics in holographic environments, including a multichannel system for evaluating human-machine interaction and holographic display, and also an algorithmic structure developed to improve visualization of users’ holographic experiences. A qualitative research and descriptive research approach was used, with the technical procedures of an unsystematic literature review. The research results show methods that can help improve design and user experience in environments that use holographic interactions.
Key words: Ergonomic assessment. Holographic environments. Holographic experiences.
1 INTRODUÇÃO
A tecnologia holográfica é um campo multidisciplinar que envolve óptica, física, engenharia e ciência da computação. É um ambiente digital destinado a projeções, porém, está condicionado a interação entre o homem e os objetos computadorizados. Hoffmann (2018), coloca que o holograma envolve pessoas e mundos virtuais resultando na união do digital com o analógico, em um momento do mundo contemporâneo onde a tecnologia criada ou evoluída está cada vez mais obsoleta. Neste contexto, se traz a ergonomia pensando não só no ambiente que o ser humano está inserido, mas também nos instrumentos, nos métodos e organização das atividades, envolvendo as interações. Segundo a Internacional Ergonomics Association (IEA, 2014), a ergonomia (human factors) é a disciplina científica relacionada com o entendimento das interações entre seres humanos e outros elementos do sistema, fornecendo princípios teóricos, dados e métodos para projetar e otimizar o bem-estar humano e o desempenho geral dos sistemas. Sendo assim, o projeto, as máquinas, equipamentos e ambientes de trabalho deve ser bem adequado ao ser humano.
Neste contexto, destaca-se que a ergonomia holográfica é um campo de pesquisa interdisciplinar que ainda está evoluindo, ou seja, relativamente novo e que se concentra na aplicação de tecnologia holográfica em interfaces e sistemas de interação humanos (Looker e Garvey, 2016). Tendo em vista o crescimento do uso de tecnologias holográficas em diversos contextos, surge a necessidade de avaliar a ergonomia desses ambientes. No entanto, a falta de um protocolo padrão para avaliação ergonômica em ambientes holográficos representa um desafio significativo. Portanto, este estudo se propõe a investigar e analisar métodos específicos para avaliar a ergonomia em ambientes holográficos, visando trazer recomendações para melhores práticas e garantir a usabilidade, eficiência e conforto dos usuários. Assim, o problema de pesquisa foca em preencher a lacuna existente na avaliação ergonômica de ambientes holográficos, fornecendo recomendações para melhorar a usabilidade e a experiência do usuário nesses contextos inovadores.
Deste modo, o objetivo da pesquisa é realizar uma análise de métodos específicos para avaliar a ergonomia em ambientes holográficos, incluindo um sistema multicanal de avaliação da interação homem-máquina e a exibição holográfica, e ainda, uma estrutura algorítmica desenvolvida para melhorar a experiência dos usuários ao ver hologramas. Destaca-se a relevância da pesquisa por permitir a exploração das interações entre a tecnologia holográfica e a ergonomia, trazendo a importância de projetar sistemas holográficos que sejam não apenas visualmente impressionantes, mas também ergonomicamente eficazes e seguros para os usuários. Para tal, aborda-se uma visão geral da tecnologia holográfica, destacando a relevância da ergonomia na criação de ambientes holográficos que atendam aos padrões de conforto, eficácia e segurança do usuário; com uma análise de métodos específicos para avaliar a ergonomia em ambientes holográficos e suas contribuições práticas geradas para superar os desafios ergonômicos em ambientes holográficos, com foco na experiência do usuário; bem como destacando a proposição de recomendações para avaliação ergonômica específico em ambientes holográficos, considerando as descobertas do estudo.
Classifica-se a pesquisa como sendo de natureza básica, com uma abordagem da pesquisa qualitativa e descritiva, com os procedimentos técnicos da revisão assistemática da literatura.
2 INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA HOLOGRÁFICA
O objetivo desta abordagem teórica é apresentar uma visão geral da tecnologia holográfica, ou seja, fornecer uma pequena introdução ao fascinante mundo da tecnologia holográfica. A holografia, concebida por Dennis Gabor no ano de 1948, abrange um procedimento para capturar e exibir imagens, facilitando assim a reconstituição de um ambiente ou objeto tridimensional. Ou seja, a holografia é uma simulação de imagens. Esse ambiente ou objeto, quando derivado de perspectivas variadas, transmite uma percepção espacial, semelhante a uma experiência autêntica da vida real. Mais especificamente, os hologramas são imagens tridimensionais virtuais criadas pela interferência de feixes de luz que refletem objetos físicos, preservando a profundidade, paralaxe e outras propriedades do item original podendo ser vistos a olho nu (Tecnoblog.net, 2023).
A tecnologia holográfica se refere ao conjunto de métodos e dispositivos utilizados para criar, capturar, processar e exibir hologramas. Deste modo, ela envolve técnicas ópticas avançadas para produzir imagens tridimensionais que podem ser vistas sem a necessidade de óculos especiais. Para Haleem et al. (2022), a Holografia é considerada uma tecnologia inovadora que pode transformar completamente a visão da Indústria 4.0., pois “A holografia é o próximo passo além da fotografia e do filme comum, e sua tridimensionalidade abre novas aplicações, como a exibição de produtos.”
Um ambiente holográfico é uma representação tridimensional virtual, onde objetos aparentam existir em um espaço real, mas são gerados por tecnologia. Ele permite a visualização de elementos em 3D e sua interação em tempo real. Ambientes holográficos são frequentemente discutidos em círculos de realidade virtual, tecnologia de projeção 3D e interfaces avançadas de usuário. Eles têm aplicação em áreas como entretenimento, medicina, educação e design, proporcionando uma experiência imersiva aos usuários.
Michael Heim (1993), explora a natureza da realidade virtual e holográfica. Para o autor, ambiente holográfico é um sistema de realidade virtual (VR) que mergulha os usuários em um ambiente gerado por computador, substituindo as sensações do mundo real por sensações artificiais. Esse ambiente responde aos movimentos do usuário, acionando efeitos visuais e auditivos. Ele pode ser usado para aplicações práticas, como simulação de voo, em que as ações do usuário no ambiente virtual podem controlar máquinas do mundo real. O sistema VR pode filtrar cenas do mundo real para apresentar uma versão mais gerenciável e interativa ao usuário. Também pode aumentar a realidade sobrepondo imagens virtuais na paisagem real. O conceito desafia a filosofia tradicional de presença, que se baseia na visão, ao introduzir uma experiência mais sensorial.
Como foi bem colocado, esse ambiente digital e físico, tem interações com os movimentos dos usuários, com os aspectos visuais e auditivos. A ergonomia neste sentido vem contribuir com adequação das atividades do ser humano, neste caso, em um ambiente que trabalham com imagens tridimensionais virtuais que refletem objetos físicos, evidenciando assim a importância da avaliação ergonômica.
3 IMPORTÂNCIA DA AVALIAÇÃO ERGONÔMICA
A avaliação ergonômica desempenha um papel crucial na garantia da saúde, segurança e eficiência no ambiente de trabalho. Ela visa adaptar as condições de trabalho às capacidades e necessidades individuais dos trabalhadores, reduzindo riscos de lesões e melhorando o desempenho geral. A importância da avaliação ergonômica é amplamente discutida por diversos especialistas e fontes na área de ergonomia.
Em consonância com o exposto, Iida (2020), discute a importância da adaptação do ambiente de trabalho às capacidades humanas para garantir eficiência e bem-estar. Da mesma forma, Dul e Weerdmeester (2012), abordam a importância da ergonomia na prevenção de lesões e no aumento da produtividade no ambiente de trabalho.
Revistas acadêmicas especializadas em ergonomia e suas publicações como Applied Ergonomics (Ergonomia Aplicada) e International Journal of Industrial Ergonomics (Jornal Internacional de Ergonomia Industrial) frequentemente apresentam estudos e artigos que discutem a importância da avaliação ergonômica.
No Brasil, existem várias revistas científicas que abordam temas relacionados à ergonomia e saúde no trabalho. Um periódico reconhecido na área de ergonomia é a Revista Brasileira de Ergonomia, com publicação focada especificamente em ergonomia, abordando estudos, pesquisas e avanços nessa área. Esta é uma das revistas científicas brasileiras que frequentemente publica artigos, estudos e pesquisas relacionadas à ergonomia e saúde no trabalho. Ela é uma das importantes fontes de informação e atualizações para profissionais e pesquisadores interessados nesse campo de estudo.
Assim, a avaliação ergonômica é fundamental para projetar condições de trabalho que sejam adequadas às capacidades físicas e cognitivas dos trabalhadores, visando prevenir lesões ocupacionais, melhorar a produtividade e promover o bem-estar no ambiente laboral. Com base em tais percepções a respeito da importância da avaliação ergonômica, foi criada a Norma Reguladora – NR 17 com o intuito de estabelecer os parâmetros que permitem a adaptação das condições de trabalho às necessidades dos trabalhadores, de forma a garantir o conforto e a segurança necessários às atividades desempenhadas. Neste sentido, aplicar métodos de avaliação ergonômica é fundamental para a transformação no ambiente de trabalho e o acompanhamento de mudanças técnico-organizacionais, usa avaliando em linhas gerais, as condições de trabalho de uma determinada tarefa, figurando assim, como um instrumento de essencial importância para um sistema produtivo. Trata-se a seguir dos métodos de avaliação ergonômica para ambientes holográficos.
4 MÉTODOS DE AVALIAÇÃO ERGONÔMICA PARA AMBIENTES HOLOGRÁFICOS
Muitos pesquisadores de realidade aumentada, realidade virtual e interfaces de usuário desempenham um papel importante na pesquisa e desenvolvimento de sistemas holográficos ergonomicamente amigáveis. Embora não haja pesquisadores amplamente reconhecidos no campo da ergonomia holográfica como existem na holografia em geral, alguns pesquisadores têm contribuído para o avanço dessa área, como os principais autores analisados neste artigo, Li Xiaoling et. al. (2016) e Liang Shi et. al. (2023).
O objetivo desta análise de dois métodos específicos, dos autores Li Xiaoling et al. (2016) e Liang Shi et al. (2023) é trazer implicações práticas, como a melhora das experiências holográficas, por meio do estudo de métodos de avaliação ergonômica específicos.
Os autores Li Xiaoling et al. (2016) apresentam um pedido de patente que se refere a um sistema com vários canais com o objetivo de avaliar a eficiência da interação homem-máquina. Além disso, os autores discutem um método para exibição holográfica. Esse sistema engloba vários componentes, incluindo um sistema de projeção holográfica, um sistema interativo multicanal e um sistema de aquisição e processamento de sinais. O sistema interativo multicanal permite a interação em condições multicanais e nas condições principais de interação do mouse, tornando-o versátil para uso em vários campos, como tecnologia de exibição holográfica e ergonomia. Dentro do sistema de projeção holográfica, existe um projetor e um gabinete holográfico de 180 graus, que servem para iluminar um sistema de avaliação de 180 graus. O objetivo deste sistema de avaliação é analisar e avaliar a eficiência da interação homem-máquina que ocorre dentro do sistema multicanal.
O sistema interativo multicanal foi projetado para cenários em que ambas as tarefas estão presentes, mantendo o modelo de interação do mouse para evitar fadiga cognitiva desnecessária causada pela quase entropia das ondas cerebrais e pela sobrecarga cerebral. É usado em tarefas que exigem muito tempo e entrada de alta frequência, onde tem um desempenho melhor do que a interação da tecla e do mouse, pois resulta em menor entropia aproximada das ondas cerebrais dos indivíduos.
O sistema é um composto de sistemas, ou seja, um sistema de avaliação de display holográfico, que também inclui um sistema de projeção holográfica e um sistema fisiológico de aquisição e processamento de sinais. Com forte capacidade de expansão, pode adicionar outros dispositivos de entrada para concluir a avaliação de vários efeitos de interação em tela holográfica, como investigação de eficiência multicanal e multi-interação que pode ser aplicada à cabine da aeronave e à cabine do carro.
Liang Shi et al. (2023) apresentam em seu artigo a Holografia Centrada na Ergonomia (ECH), uma estrutura de otimização para melhorar a ergonomia da Holografia Gerada por Computador (CGH). A EC-H visa melhorar a desfocagem incoerente realista, movimentos irrestritos da pupila na caixa ocular e difrações de alta ordem para holografia sem filtragem. É uma estrutura desenvolvida com base no avanço dos trabalhos anteriores, combinando imagens de profundidade em camadas e propagação de ondas incoerentes para calcular uma pilha focal 3D (região em um sistema óptico onde os raios de luz se encontram ou convergem, formando uma imagem nítida) fisicamente precisa para supervisionar a otimização do holograma. Desenvolveu-se, assim, um algoritmo aprimorado de descida de gradiente de alta ordem chamado HOGD (algorítmico básico para melhorar a qualidade da imagem holográfica), para oferecer suporte à otimização de multi-hologramas para multiplexação temporal (a multiplexação temporal é uma técnica na qual múltiplos sinais são transmitidos através do mesmo meio de transmissão, mas em intervalos de tempo distintos) e modelagem dinâmica de pupilas (estudo da dinâmica das pupilas em resposta a estímulos variados).
Movimentos irrestritos das pupilas se referem à capacidade de os olhos se moverem livremente em diferentes direções, sem restrições significativas. Em termos de experiência visual, isso significa que os olhos podem se mover sem limitações específicas dentro de um campo de visão. Esses movimentos são importantes para a percepção visual natural, permitindo que uma pessoa direcione o olhar para diferentes áreas do ambiente sem sentir restrições físicas ou limitações na capacidade de observar com conforto e facilidade. Em termos de tecnologia de visualização, especialmente em contextos como exibição holográfica ou realidade virtual/aumentada, o suporte aos movimentos irrestritos das pupilas é fundamental para garantir uma experiência visual natural e confortável, permitindo que a pessoa explore e interaja com o ambiente virtual da mesma forma que faria no mundo real.
Um algoritmo é uma sequência lógica de instruções ou regras bem definidas e finitas que um computador ou ser humano pode seguir para resolver um problema ou executar uma tarefa específica. Ou seja, ele é um conjunto de passos organizados de forma precisa para realizar uma operação ou alcançar um resultado desejado. Os algoritmos são fundamentais na computação e em várias áreas, sendo a base de todos os processos computacionais. Eles podem variar de simples (como uma receita de bolo) a complexos (como algoritmos de inteligência artificial), mas todos seguem a ideia de uma sequência de passos lógicos que levam a um resultado ou solução específica.
Uma estrutura anterior ao HOGD é o HOG. HOG (Histogram of Oriented Gradients) é um algoritmo bem conhecido, frequentemente usado para detecção de objetos em imagens. Ele destaca as áreas importantes de uma imagem ao calcular a distribuição dos gradientes de intensidade. Seu uso se difundiu em 2005 quando Dalal e Triggs, pesquisadores franceses, apresentaram seu trabalho na Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR) (Wikipedia, 2023).
O algoritmo HOG funciona da seguinte maneira:
a) Normalização de contraste: a imagem é pre-processada para melhorar o contraste e reduzir influências de iluminação.
b) Cálculo dos gradientes: em cada região da imagem, são calculados os gradientes (mudanças na intensidade) nas direções horizontal e vertical. Geralmente, são usados operadores como Sobel, Prewitt ou derivadas para calcular esses gradientes.
c) Divisão em células: a imagem é dividida em células menores, e para cada célula, é calculado um histograma de orientações dos gradientes. Isso captura a distribuição das direções dos gradientes na célula.
d) Blocos e normalização: as células vizinhas são agrupadas em blocos e os histogramas normalizados para lidar com variações na iluminação. Esses blocos são então utilizados para a representação final das características da imagem.
O HOG é frequentemente usado em algoritmos de detecção de objetos, como em sistemas de reconhecimento de pessoas, veículos ou outros objetos em imagens. Ele fornece uma representação compacta e eficaz das características das formas e bordas, sendo útil para a identificação de padrões em imagens. O método proposto por Liang (2023)supera os algoritmos anteriores (como o HOG) em protótipos de exibição holográfica, aprimorando as experiências de realidade virtual e aumentada da próxima geração.
4.1 SISTEMA MULTICANAL DE AVALIAÇÃO
O estudo dos autores Li Xiaoling et al. (2016) usa um sistema de projeção holográfica, que inclui um projetor e um gabinete holográfico de 180 graus, para iluminar um sistema de avaliação de 180 graus. Um sistema interativo multicanal é empregado, que compreende sensor corporal, um computador e assento de teste.
Um sistema interativo multicanal de avaliação refere-se a uma abordagem que utiliza múltiplos canais de interação para avaliar diferentes aspectos de um objeto, situação ou sistema. Esses sistemas são frequentemente usados em contextos de pesquisa, teste de produtos e avaliação de usabilidade.
Este tipo de sistema geralmente incorpora várias técnicas de coleta de dados para capturar informações de forma mais abrangente, buscando uma compreensão mais completa do que está sendo avaliado. Isso pode incluir: a utilização de múltiplas interfaces para interação, como interfaces gráficas, comandos de voz, gestos, toque, entre outros; a coleta de dados de diversas fontes, como questionários, métricas quantitativas, observações qualitativas, dados fisiológicos, entre outros; e a integração e análise de dados coletados de múltiplos canais para oferecer uma visão mais abrangente e detalhada do objeto, sistema ou experiência em avaliação.
Esses sistemas têm sido amplamente utilizados em diversas áreas, como testes de usabilidade de produtos, pesquisas de mercado, avaliação de interfaces de usuário, estudos acadêmicos e pesquisas experimentais. Eles permitem uma abordagem mais holística na avaliação, considerando múltiplos aspectos e oferecendo uma compreensão mais completa do desempenho, usabilidade e experiência do usuário em relação a um determinado produto, serviço ou sistema.
Especialmente o Sistema Multicanal de Avaliação de Li Xiaoling et al. (2016), também utiliza um sistema fisiológico de aquisição e processamento de sinais. A entropia aproximada das ondas cerebrais é calculada usando uma fórmula específica e se usa um medidor de ondas cerebrais não invasivo. O sistema de projeção holográfica usa um projetor e uma combinação de espelho plano e espelho dupla face para ajustar o tamanho da imagem usada na medição a qualquer momento.
O ajuste do tamanho da imagem no sistema de projeção holográfica funciona com um projetor em combinação com um espelho plano e um espelho dupla face. Essa configuração substitui a tela digital na tecnologia comum de imagem de holograma de 180 graus, facilitando o ajuste do tamanho da imagem de acordo com as condições experimentais. A estrutura externa do projetor substitui o método comum de projeção direta da tela de LED, permitindo que o experimentador ajuste o tamanho da projeção de forma livre e conveniente. O estudo usa um método baseado no princípio de refração (fenômenos relacionados à passagem da luz através de meios materiais) e superposição (interação de diferentes fontes de luz) ópticas, usando imagens de película fina transparente especialmente projetadas.
O gabinete holográfico faz parte do sistema de projeção holográfica, usado para iluminar um sistema de avaliação de 180 graus. Ele é posicionado na frente do projetor, que irradia o gabinete holográfico para criar a tela holográfica. O gabinete desempenha um papel crucial na criação de uma imagem flutuante e espacial no sistema de exibição holográfica. A Figura 1 mostra o desenho técnico apresentado pelos autores no pedido de patente da invenção (Li xiaoling et al., 2016):
Figura 1 – Sistema multicanal de avaliação da interação homem-máquina para exibição holográfica
A legenda apresentada a seguir nomeia cada item que forma o sistema multicanal de avaliação da figura 1:
- Espelho plano – interface interativa é projetada através do projetor
- Espelho dupla face
- Suporte de projeção retangular com um vidro holográfico
- Projetor
- Suporte para projetor
- Sensor que detecta estímulo do ambiente físico, convertendo essa informação em um sinal mensurável ou compreensível.
- Primeiro computador
- Plataforma
- Assento
- Ajustador para o ângulo de inclinação do banco
- Segundo computador
- Fundo
4.2 MÉTODO EC-H
O estudo de Liang Shi et. al. (2023) apresenta uma estrutura algorítmica chamada holografia centrada na ergonomia (EC-H) que otimiza a desfocagem realista e incoerente, movimentos irrestritos da pupila na caixa ocular e difrações de alta ordem para holografia sem filtragem.
A definição de holografia centrada na ergonomia (EC-H) é: uma estrutura algorítmica que otimiza o desfoque realista e incoerente e os movimentos irrestritos da pupila na holografia. Ele usa imagens em camadas e propagação de ondas de luz para criar hologramas de foco 3D mais precisos. O EC-H emprega um algoritmo HOGD aprimorado para melhorar a qualidade da imagem holográfica e modelar os movimentos dos olhos para obter imagens nítidas em diferentes posições. Ele se concentra nas ordens centrais, ajusta o foco em seis níveis diferentes para cenas e usa um número específico de subquadros para exibir imagens ao longo do tempo, dependendo das condições de exibição. O EC-H cria uma pilha focal que corresponde ao efeito de desfoque visto no mundo real usando ondas de luz que não estão perfeitamente alinhadas
O método EC-H é comparado com a holografia neural multiplexada no tempo (TM-NH), uma técnica que envolve a gravação ou análise de informações neurais de forma temporalmente multiplexada, isto é, através da análise de atividades neurais em diferentes momentos. Durante a otimização, as ordens centrais de 3 x 3 são consideradas e, para cada cena, 6 planos focais são otimizados, normalmente escolhidos para ter objetos de interesse em foco. A multiplexação temporal é usada para reduzir o ruído de manchas.
O método EC-H começa renderizando uma pilha focal que corresponde à resposta de desfocagem do mundo real usando propagação de onda incoerente. A configuração experimental usa um Holoeye Pluto SLM com resolução de 1.080 x 1.920 e controle de fase de 8 bits em comprimentos de onda visíveis.
O Holoeye Pluto SLM é um dispositivo de modulação espacial de luz (SLM), produzido pela empresa Holoeye Photonics AG. SLMs são componentes ópticos que permitem controlar a fase e a amplitude da luz em um nível espacial, frequentemente usando tecnologia de cristal líquido ou outras técnicas para modular a luz. O Holoeye Pluto SLM é um SLM de alta resolução e alta velocidade, utilizado em uma variedade de aplicações, incluindo óptica adaptativa, interferometria, microscopia, processamento de feixes ópticos, óptica quântica, entre outros campos relacionados à óptica avançada e manipulação de luz. Esses dispositivos são particularmente valiosos em experimentos ópticos nos quais é necessário controlar a fase da luz em um nível espacial, possibilitando a criação de padrões de interferência, projeção de hologramas e manipulação precisa de feixes de luz. O Holoeye Pluto SLM oferece alta resolução espacial, permitindo aplicações em pesquisas científicas e em diversas áreas da óptica avançada.
Resumidamente, o método desenvolvido EC-H envolve:
a) Implementação de uma estrutura algorítmica chamada Holografia Centrada em Ergonomia (EC-H);
b) Uso da Holografia Gerada por Computador (CGH) para criar imagens 3D a partir de imagens 2D;
c) Aplicação de tecnologias avançadas, como Inteligência Artificial (IA), para melhorar a qualidade, velocidade e nitidez da imagem;
d) Processo de otimização usando “gradiente descendente” para minimizar a diferença entre imagens holográficas geradas e imagens alvo;
e) Uso da multiplexação temporal para criar uma sequência de imagens para percepção de movimento em holografia;
f) Modelagem dinâmica de pupilas para criar imagens holográficas adaptáveis a diferentes ângulos de visão;
g) Uso da representação de Light Detection and Ranging (LiDAR) e traçado de raios para eliminar artefatos.
LiDAR é uma tecnologia de sensoriamento remoto que utiliza pulsos de luz laser para medir distâncias, criando modelos tridimensionais do ambiente. Os sistemas, LiDAR emitem pulsos de luz laser em direção a um objeto e medem o tempo que leva para o feixe retornar, calculando assim a distância entre o sensor e o objeto. Isso é repetido milhões de vezes por segundo, criando uma nuvem de pontos que representa a superfície dos objetos e do terreno.
Essa tecnologia é amplamente utilizada em aplicações como mapeamento topográfico, modelagem 3D de paisagens, detecção e mapeamento de objetos em veículos autônomos, sensoriamento ambiental, arqueologia, planejamento urbano, entre outros campos. O LiDAR é uma ferramenta essencial para a obtenção de informações precisas e detalhadas sobre a forma e a estrutura de objetos e terrenos, sendo muito valioso em áreas que requerem precisão e modelagem tridimensional detalhada.
O papel do algoritmo HOGD em EC-H é formar a base para o algoritmo EC-H, fornecendo a estrutura inicial para a geração de imagens holográficas. O EC-H aprimora o algoritmo HOGD ajustando os detalhes da imagem holográfica e mantendo uma distribuição uniforme de energia na imagem. O HOGD ajuda na criação de imagens holográficas que se ajustam automaticamente a diferentes ângulos de visão, um recurso mantido e aprimorado no EC-H. O algoritmo HOGD em ECH é usado para reproduzir respostas de desfoque consistentes (Figura 2).
Figura 2 – Comparação de algoritmos CGH 3D em resultados experimentais capturados em modo não filtrado.
Na Figura 2, são comparados hologramas obtidos experimentalmente por três métodos: ECH (ours), TM-Neural Holografy(TM-NH) e HOGD. A TM-Neural Holografy otimiza a nitidez coerente para dois planos. Já o HOGD, foca na reprodução da nitidez coerente. No entanto, EC-H se concentra na reprodução da desfocagem não coerente para realçar outras melhorias feitas por esse método. Resumidamente, EC-H busca aprimorar a qualidade da imagem nos espaços onde os olhos se movem, usando elementos de pupilas fixas e aleatórias, enquanto é comparado a outros métodos que têm abordagens diferentes na otimização da nitidez em hologramas.
5 CONTRIBUIÇÕES PRÁTICAS PARA AMBIENTES HOLOGRÁFICOS
Destaca-se as contribuições práticas geradas pelos autores para superar os desafios ergonômicos em ambientes holográficos, com foco na experiência do usuário. Li Xiaoling et al. (2016) contribuíram com uma invenção que fornece um sistema multicanal de avaliação de eficiência de interação homem-máquina para exibição holográfica. Isto inclui um sistema de projeção holográfica, um sistema interativo multicanal e um sistema fisiológico de aquisição e processamento de sinais.
Este sistema permite experimentos interativos sob a tecnologia de exibição holográfica, que são convenientes e rápidos. Um medidor de ondas cerebrais não invasivo é adotado, evitando a aplicação tediosa de pasta de eletrodo e economizando tempo. Tem forte capacidade de expansão, capaz de adicionar outros dispositivos de entrada para vários efeitos de interação na tela holográfica.
A invenção pode ser aplicada a cabines de aeronaves e cabines de automóveis para investigação de eficiência multicanal e multi-interação.
Liang Shi et al. (2023) trouxeram contribuições para o campo da holografia ao: introduzir a Holografia Centrada na Ergonomia (EC-H), uma estrutura algorítmica que otimiza o desfoque realista e incoerente e os movimentos irrestritos da pupila para holografia sem filtro; aprimorar o algoritmo de geração e exibição de hologramas (HOGD) usando várias técnicas para ajustar os detalhes da imagem holográfica; demonstrar que o EC-H supera os protótipos de display holográfico anteriores operando em modos não filtrados e com imitação de pupila; mostrar que o EC-H supera a Holografia Neural Multiplexada no Tempo (TM-NH) ao reduzir réplicas e artefatos semelhantes a arco-íris causados por difrações de alta ordem, melhorando o contraste da imagem; propor um método para fazer com que os hologramas pareçam mais naturais e nítidos, independentemente de onde os olhos estejam focados.
O HOGD traz melhorias na qualidade da imagem holográfica, forma a base do EC-H, um algoritmo avançado. Ele ajuda na criação de uma pilha focal, replicando efeitos de desfoque do mundo real usando ondas de luz desalinhadas. O HOGD em EC-H modela os movimentos oculares, permitindo imagens nítidas em diferentes posições. Ele ajuda a focar em ordens centrais e ajustar o foco em diferentes níveis para cenas. O HOGD gera respostas de desfoque consistentes, embora menos naturais, na estrutura EC-H.
6 RESULTADOS
Com base na fundamentação teórica apresentada, constatou-se melhoras na experiência holográfica com o uso desses métodos específicos para avaliação ergonômica em ambientes holográficos. Assim, compilou-se os métodos analisados como recomendações para melhoria de avaliações ergonômicas em ambientes holográficos (Quadro 1):
Quadro 1 – Recomendações para avaliações ergonômicas em ambientes holográficos
7 CONCLUSÃO
O artigo procurou dar uma visão geral sobre tecnologia holográfica, seus princípios de funcionamento e suas aplicações. Destacou a relevância da ergonomia na criação de ambientes holográficos e efetuou uma análise de dois métodos específicos para avaliar a ergonomia em ambientes holográficos. Trouxe contribuições práticas geradas para superar os desafios ergonômicos em ambientes holográficos com foco na experiência do usuário como destacando a proposição recomendações para avaliação ergonômica específica para ambientes holográficos, considerando as descobertas do estudo.
Diante do exposto, realizou-se uma análise dos métodos específicos de Li Xiaoling et al. (2016) e Liang Shi et al. (2023) para avaliar a ergonomia em ambientes holográficos. Confirmou-se que estes métodos podem garantir melhores práticas para a usabilidade, eficiência e conforto dos usuários. Diante do contexto, a pesquisa focou em preencher a lacuna existente na avaliação ergonômica de ambientes holográficos, fornecendo recomendações para melhorar a usabilidade e a experiência do usuário nesses contextos inovadores.
O método EC-H nos mostrou as melhorias nas estrutura algorítmica que propõe algo chamado de holografia centrada na ergonomia (EC-H), que é um método que usa o que aprendemos com pesquisas anteriores para melhorar a experiência das pessoas ao ver hologramas. A EC-H combina diferentes técnicas, como imagens em camadas para dar profundidade e propagação de ondas de luz para criar hologramas mais precisos em termos de foco 3D. Assim, foi desenvolvido um algoritmo aprimorado chamado HOGD, que ajuda a melhorar a qualidade das imagens holográficas usando múltiplos hologramas e modelando como os olhos se movem para manter a imagem nítida em diferentes posições. Resumidamente, pudemos observar que o método EC-H é uma abordagem que combina várias técnicas para fazer hologramas parecerem mais naturais e nítidos, independentemente de onde os olhos estejam focados.
O sistema multicanal de avaliação de eficiência de interação homem-máquina para exibição holográfica, nos mostrou os avanços recentes em tecnologia que melhoraram muito a qualidade, velocidade e nitidez das imagens de hologramas. Porém, ainda há espaço para melhorias em termos de expansão do sistema adicionando outros dispositivos de entrada para vários efeitos de interação sob exibição holográfica, aplicando a investigação de eficiência de interação multicanal em diferentes projetos.
Portanto, alguns métodos específicos para avaliar a ergonomia em ambientes holográficos podem ser utilizados para realizar melhorias tanto na criação da imagem holográfica quanto para realizar melhorias na avaliação de experiências holográficas. Ou seja, certas técnicas específicas para a avaliação da ergonomia em ambientes holográficos estão disponíveis para utilização a fim de promover aprimoramentos tanto no processo de geração da imagem holográfica quanto no processo de avaliação das experiências derivadas da tecnologia holográfica.
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