A Tridimensionalidade | Real e Virtual no Ensino da Arquitetura e Urbanismo

A TRIDIMENSIONALIDADE R E A L E V I R T U A L N O E NS I N O D A A R Q U I T E T U R A E U R B A N IS M O

f a b r i c a รง รฃ o d i g i ta l r e a l i da d e v ir t u a l r e a l i d a d e a u m e n ta d a

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A TRIDIMENSIONALIDADE REAL E VIRTUAL NO ENSINO DA ARQUITETURA E URBANISMO

Projeto de pesquisa apresentado ao Curso de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de Brasília, como requisito avaliativo da disciplina Ensaio Teórico.

Orientador: Márcio Buson

Banca Avaliadora: Caio Frederico e Silva Gustavo de Luna Sales

Brasília, 2018

2

2 1

RESUMO

O aprendizado dos estudantes de arquitetura e

urbanismo está associado à diferentes tecnologias e a seus

avanços. Para tanto, é necessário discuti-las e criar meios

necessários para que elas sejam implementadas nos

ambientes de ensino e aprendizagem. Por esta razão, este

trabalho busca analisar a importância da inserção de

ferramentas de tridimensionalidade real (como fabricação

digital) e ferramentas de tridimensionalidade virtual (como

realidade virtual e realidade aumentada) nos cursos de Arquitetura e Urbanismo, especialmente na Faculdade de

Arquitetura e Urbanismo da Universidade de Brasília

(FAU/UnB).

3

sumรกrio

01 02 03

04

05 06

INTRODUÇÃO....................................................................................................................................................4 1.1 ENQUADRAMENTO.........................................................................................................................................................................................5 1.2 JUSTIFICATIVA...............................................................................................................................................................................................10 1.3 OBJETIVO GERAL.......................................................................................................................................................................................12 1.4 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS...............................................................................................................................13 1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO...........................................................................................................................................................16

AS TECNOLOGIAS DE TRIDIMENSIONALIDADE......................................................................19 2.1 fabricaÇAO DIGITAL..........................................................................................................................................................................22 2.2 REALIDADE VIRTUAL (RV).................................................................................................................................................................29 2.3 REALIDADE AUMENTADA (RA).......................................................................................................................................................40

CONTRIBUIÇÕES PEDAGÓGiCAS.....................................................................................................52 3.1 MARS.........................................................................................................................................................................................................................54 3.2ARTHUR.....................................................................................................................................................................................................................56 3.3 DIGITAL SANDBOX...................................................................................................................................................................................58 3.4 MOBILE AUGMENTED REALITY FOR SPATIAL INFORMATION.............................................................60 3.5 TINMITH2.............................................................................................................................................................................................................62 3.6 SMART VIDENTE..........................................................................................................................................................................................64 3.7 CONSTRUCT 3D..........................................................................................................................................................................................66 3.8 LAPAC FEC - UNICAMP.....................................................................................................................................................................68 3.9 LFDC - FAU / UNB.......................................................................................................................................................................................70

O ENSINO NA FAU/UNB...........................................................................................................................72 4.1 IMPACTO NO DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIAS EM ARQUITETURA E URBANISMO (TEC)........................................................................................7 5 4.2 IMPACTO NO DEPARTAMENTO DE PROJETOS, EXPRESSÃO E REPRESENTAÇÃO (PRO)......................................................................................................80 4.3 IMPACTO NO DEPARTAMENTO DE TEORIA E HISTÓRIA EM ARQUITETURA E URBANISMO (THAU)...............................................................88 4.4 POTENCIALIDADES E LIMITAÇOES.....................................................................................................................................91

CONSIDERAÇÕES FINAIS...................................................................................................................108 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................................................................112

1 2

in 1. INTRODUÇÃO tro dução

4

2 1

1.1 ENQUADRAMENTO

Segundo Eric Schmidt (2010), executivo do Google, atualmente, a cada dois dias, é gerada tanta informação no mundo quanto toda informação produzida no início da humanidade até 2003, mas o sistema educacional utilizado ainda é baseado em formas de ensino usadas em meados do século passado, quando ainda não era possível sonhar com

ferramentas

tão

simples

quanto

uma

simples

calculadora eletrônica pessoal (DADALD, 2015).

No ensino de arquitetura e urbanismo, o processo de desenvolvimento de projeto acabou por encontrar no mundo

virtual

representação geradora

de

um mas

aliado, também

formas,

que

não

só

como se

apoia

como uma

meio

de

ferramenta

numa

enorme

capacidade de transformação, que Branko Kolarevic

5

2 1

(2001),

designou

como

“digital

morphogenesis”

(Morfogênese digital).

Projeto é a interação entre fazer e ver, fazer e descobrir.

Assim,

as

representações

e

simulações

assumem um papel ativo no processo de projeto, pois colaboram para tornar explicito aquilo que está implícito na mente de quem está projetando, diminuindo a carga cognitiva e, ao mesmo tempo, facilitando a geração de propostas inovadoras (FLORRIO, TAGLIARI, 2011).

As

mudanças de paradigma da arquitetura

contemporânea (KOLAREVIC,

são 2001).

fundamentais A

inserção

e das

inevitáveis técnicas

de

computação na grade curricular dos cursos de arquitetura e urbanismo no Brasil foi amplamente discutida no início da década 90, e o resultado foi a implementação de programas de desenho e modelagem como o CAD (Desenho Assistido por Computador) e o CAM (Manufatura

6

2 1

Assistida por Computador). Hoje, o desenvolvimento de novas tecnologias e materiais, unidos às novas demandas da sociedade contemporânea, desafiam a forma como aprendemos a projetar. Portanto, torna-se necessário que haja uma nova discussão acerca da inserção de novas ferramentas e técnicas na grade curricular dos cursos de arquitetura e urbanismo.

Durante

a

formação

em

uma

faculdade

de

arquitetura e urbanismo, é de suma importância não só o entendimento volumétrico dos edifícios mas também a compreensão das variáveis bioclimáticas, impacto de intervenções urbanas, relações de escala, itens estruturais e seu comportamento, entre outras questões que podem impactar diretamente o projeto. Apesar dos esforços dos professores no intuito de transmitir conhecimento aos alunos, é comum observar que diversos estudantes chegam ao fim do curso de arquitetura e urbanismo sem

7

2 1

entender conceitos arquitetônicos básicos. Imagens, textos e monólogos nem sempre são suficientes para que os alunos assimilem o conteúdo. Essa situação poderia ser evitada com o emprego de novas tecnologias no ensino.

Tecnologias essas que poderiam revolucionar a forma com que o conteúdo é ensinado pelos professores e assimilado pelos alunos.

As

chamadas

técnicas

de

fabricação

digital,

realidade virtual e realidade aumentada, têm, hoje, um papel importante na qualidade de ensino e abrem um leque de

possibilidades

projetuais

jamais

alcançadas

anteriormente (PUPO; CELANI, 2008). São instrumentos que permitem aos alunos compreenderem e analisarem de forma mais prática questões espaciais volumétricas. Nessa perspectiva, a observação e análise de projetos e estruturas, facilitada pelo uso de tecnologias, faz emergir novas ideias a partir da manipulação e "re-interpretação"

8

2 1

daquilo que foi produzido. Essa interação entre o aluno, o meio ambiente e os registros gráficos determina fortemente o curso do projeto e a evolução deste (FLORRIO, TAGLIARI, 2011).

9

2 1

1.2 JUSTIFICATIVA

A arquitetura digital tem mudado profundamente a forma de projetar, solucionar problemas, realizar cálculos estruturais e representar ideias. Pode-se supor que trabalhando

diretamente

no

espaço

tridimensional,

problemas possam ser antecipados e relações espaciais possam ser compreendidas de uma forma mais eficiente do que com os métodos tradicionais bidimensionais.

Apesar de a formação acadêmica da arquitetura e urbanismo ser suficiente para que o estudante esteja apto para atuar na profissão, muitos jovens estudantes buscam outras formações complementares além da oferecida pela faculdade, como longos períodos de estágios, pesquisas, e demais atividades que o ajudem a ampliar o seu conhecimento arquitetônico. Com o intuito de aprimorar o ensino de arquitetura e urbanismo e torná-lo mais didático

10

2 1

e completo, estão sendo desenvolvidas no mundo todo, novas tecnologias voltadas para o aprendizado, capazes de revolucionar pedagogicamente os cursos de arquitetura e urbanismo.

Este tema foi escolhido em função do desejo de sincronizar o ensino de arquitetura e urbanismo com novas tecnologias. Caso contrário, as instituições acadêmicas correm

o risco de ficar estagnadas no tempo. A

consequência urbanismo defasados

de

uma

obsoleta e

é

faculdade a

formação

consequentemente

de

arquitetura

e

de

profissionais

uma

arquitetura

ultrapassada. Portanto, faz-se necessário modernizar a forma com que a arquitetura e o urbanismo são ensinados e capacitar cada vez mais os estudantes em prol do progresso.

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2 1

1.3 OBJETIVOS GERAIS

O presente trabalho tem os seguintes objetivos principais: 1.

Analisar as potencialidades do uso de tecnologias Digital,

tridimensionais

Realidade

Virtual

(Fabricação e

Realidade

Aumentada) no ensino de arquitetura e urbanismo.

2.

Identificar

propostas

que

possam

ser

inclusas na prática educacional da FAU/UnB com o intuito de auxiliar os estudantes na percepção de projeto, compreensão de conceitos

espaciais

e

soluções

arquitetônicas e estruturais.

12

2 1

1.4 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

Este estudo será desenvolvido em três etapas: (1) embasamento teórico a partir das referências bibliográficas e documentais, (2) investigação de estudos de caso voltados para o ensino e, por fim, (3) análise do potencial e limitações dessas tecnologias no ensino da FAU/UnB. 1. Na primeira etapa, será feita uma pesquisa com o auxílio de trabalhos acadêmicos e artigos

científicos

potencialidades

focando

das

novas

nas

tecnologias

(Fabricação Digital, Realidade Aumentada e Realidade Virtual) e impacto destas no ensino de arquitetura e urbanismo.

2. Na segunda etapa, será feita uma seleção de

casos

em

tridimensionais

que

as

foram

tecnologias utilizadas 13

2 1

pedagogicamente em cursos de Arquitetura e Urbanismo. O objetivo é exemplificar as tecnologias disponíveis atualmente e expor benefícios acadêmicos.

3. Na terceira etapa, será feita uma análise das potencialidades

e

limitações

dessas

tecnologias do ponto de vista pedagógico com foco na FAU/UnB a partir da avaliação curricular. Pretende-se averiguar o possível impacto dessas tecnologias na compreensão de

conceitos,

visualização

de

possibilidades tecnológico.

concepção

criativa,

projetos

e

detalhes,

projetuais

e

avanço

Para

isso,

serão

feitas

entrevistas com professores dos diferentes departamentos:

14

2 1

•

Departamento de Projetos, Expressão e Representação (PRO)

•

Departamento de Teoria e História em Arquitetura e Urbanismo (THAU)

•

Departamento de Tecnologia em Arquitetura e Urbanismo (TEC)

A intenção é averiguar o estado da arte das tecnologias tridimensionais e verificar se os professores as conhecem e já as utilizaram em suas disciplinas.

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2 1

1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO

Para atingir tais objetivos, o presente trabalho foi dividido em cinco capítulos que, por meio de uma abordagem didática e prática. Procurou-se apresentar considerações a fim de auxiliar a Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de Brasília a investigar as potencialidades de tecnologias tridimensionais reais e virtuais (Fabricação Digital, Realidade Virtual e Realidade Aumentada).

Capítulo 1. INTRODUÇÃO Refere-se a descrição geral do trabalho, motivação, objetivos a serem atingidos, procedimentos metodológicos para que o objetivo possa ser cumprido e por fim, a presente estrutura do trabalho.

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2 1

Capítulo 2. TECNOLOGIAS DE TRIDIMENSIONALIDADE Introduz Digital,

as

Realidade

seguintes

tecnologias:

Fabricação

Virtual

Realidade

Aumentada.

e

Apresenta um breve histórico, explica conceitos básicos, aborda questões técnicas e mostra algumas aplicações ilustrativas.

Capítulo 3. CONTRIBUIÇÕES PEDAGÓGICAS Apresenta

projetos

de

cunho

educacional,

desenvolvidos ao redor do mundo, que utilizaram as tecnologias abordadas no capitulo anterior.

Capítulo 4. O ENSINO NA FAU/UNB Ressalta as possibilidades de uso pedagógico de cada uma das tecnologias tridimensionais estudadas no contexto

da

FAU/UnB

com

base

nos

diferentes

17

2 1

departamentos de disciplinas do curso e observações de professores.

Aponta o potencial e as limitações da introdução de tecnologias tridimensionais reais e virtuais no ensino da FAU/UnB com base em depoimentos de professores.

Capítulo 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS Aqui serão apresentadas as considerações finais do trabalho e possibilidades de prospecções futuras.

18

1 2

tecnologias de 1.

2. INTRODUÇÃO TECNOLOGIAS DE tridimensionalidade TRIDIMENSIONALIDADE

19 4

2 1

Representações da realidade ou da imaginação sempre fizeram parte da vida do ser humano permitindo-o expressar-se ao longo do tempo (KIMER, 2006). Desde o surgimento do homem a comunicação está em constante evolução - desenhos primitivos, figuras, pinturas, idiomas, música, teatro, símbolos, escrita, etc. A computação significou um grande avanço da comunicação, convergindo as formas de expressão e, mais recentemente, a tecnologia computacional rompeu a barreira entre a tela e o monitor, possibilitando interações tridimensionais fictícias no mundo real.

A utilização de ferramentas tridimensionais para fins pedagógicos na área de arquitetura e urbanismo possui uma série de vantagens, dentre elas: •

Grande poderio de ilustrar características e processos (CARDOSO, 2007).

20

2 1

•

Compreensão sobre determinada obra ou experimento,

por

meio

de

uma

maior

aproximação e de uma visualização sob diferentes ângulos (ERICKSON, 1993).

•

Estimulo

da

criatividade,

catalisando

a

experimentação (CARDOSO, 2007).

Ou seja, essas tecnologias tem potencial de colaborar

no

processo

cognitivo

do

aprendiz,

proporcionando não apenas a teoria, mas também a experimentação

prática

do

conteúdo

em

questão

(CARDOSO, 2007). Espera-se que, num futuro não tão distante, essas tecnologias sejam ferramentas de fácil acesso e larga escala.

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2 1

2.1 FABRICAÇÃO DIGITAL

Em 1981 o primeiro modelo funcional de uma máquina de impressão 3D foi publicado por Hideo Kodama do Instituto de Pesquisas Industriais Municipal de Nagoya, no

Japão

(SAMPAIO,

2017).

Após

este

primeiro

empreendimento, os anos 90 e início dos 2000 tiveram uma explosão de novas técnicas (SAMPAIO, 2017).

Fabricação digital diz respeito a produção de objetos físicos a partir de modelos digitais. As técnicas de fabricação variam conforme sua finalidade e a maneira de produzir os objetos (CELANI, 2008).

Essa tecnologia foi constantemente desenvolvida ao longo das décadas auxiliando as mais diversas áreas como medicina, aeronáutica, arquitetura, design, odontologia, moda, entretenimento, educação, entre outras áreas.

22

2 1

Figuras 1. Impressão 3D aplicada à moda. Crédito: Danit Peleg.

Figuras 2. Impressão 3D aplicada à arquitetura. Fonte: 3dgadgets.my

Figuras 3. Impressão 3D de ponte na Espanha. Fonte: ArchDaily.com

23

2 1

Figuras 4. Impressão 3D aplicada para uso medicinal. Crédito: Will Root.

Figuras 5. Impressão 3D da Sagrada Família do arquiteto Antoni Gaudí. Fonte: catelpais.com

A fabricação digital pode ser feita através de quatro processos:

Fabricação

2D,

Fabricação

Formativa,

Fabricação Aditiva e Fabricação Subtrativa (KOLAREVIC, 2001). Dentre essas técnicas, as mais utilizadas no meio educacional são: •

Fabricação Aditiva: Consiste em sobrepor camadas de material sucessivamente até que o objeto tridimensional seja formado. Para

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2 1

isso,

o

software

precisa

criar

fatias

horizontais do molde digital (KOLAREVIC, 2001). Dentro desse processo de produção, há a prototipagem rápida, termo que faz referência ao fato desses sistemas não requererem

nenhum

tipo

de

assistência

humana.

•

Fabricação Subtrativa: Envolve a remoção de um volume específico de material de um sólido. Ou seja, um bloco de material maciço é esculpido seletivamente por fresas que se movem em diversas direções (KOLAREVIC, 2001)]. Na fabricação subtrativa, os sistemas mais utilizados são as fresas CNC e os sistemas de corte.

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2 1

Figura 6. Fabricação aditiva com sobreposição de material. Fonte: wangsamas.com Figura 7. Fabricação aditiva com sobreposição de material. Fonte: blogwishbox.net.br

Figura

8.

Fabricação

subtrativa

com

remoção

de

material.

Fonte:

sketchuptips.blogspot.com

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2 1

Esses métodos de produção não são mecânicos, mas sim controlados por computadores. Daí o nome Computer Numeric Control, ou CNC (controle numérico computadorizado).

Até 2009, a impressão 3D era limitada a usos industriais, mas a patente de uma das tecnologias mais comuns (Filament Deposit Modeling – FMD) expirou e várias

empresas

oportunidade

e

iniciativas

nascendo.

Logo

privadas essas

viram

tecnologias

uma se

tornaram mais acessíveis e disponíveis no mercado (AMUI, 2017).

Na arquitetura, a fabricação digital permite a confecção

de

maquetes

e

moldes

com

geometrias

complexas e curvilíneas, de difícil confecção manual.

Esses moldes podem contribuir na fase de concepção e análise projetual, além de permitirem o estudo de volumetrias inovadoras.

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2 1

Com a evolução das técnicas de fabricação digital, é possível aproximar cada vez mais o projeto da sua materialização, visto que todas as informações necessárias para a execução do objeto estão incluídas no projeto.

Dessa forma, basta ter o equipamento para imprimir um determinado modelo, em qualquer lugar do globo. O usufruto dessa tecnologia pode trazer mecanização, automação, produtividade e eficiência na construção de modelos em escala reduzida visto que usa somente a quantidade de material estipulada em projeto. Tornará possível a exploração de novos materiais, incluindo materiais

100%

naturais

e

recicláveis,

além

do

consequente menor impacto ambiental (TEIXEIRA, 2016).

Se trata de uma tecnologia emergente que facilita a obtenção de modelos físicos e o entendimento do espaço e dos volumes inseridos nele.

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2 1

2.2 REALIDADE VIRTUAL (RV)

Em 1960 Ivan Sutherland criou um protótipo do primeiro capacete capaz de proporcionar ao usuário uma realidade diferente da que ele realmente se encontrava.

Utilizando óculos adaptados e duas câmeras posicionadas na laje de um edifício, cujos movimentos eram diretamente controlados pelos da cabeça do observador que estava usando o capacete no interior do edifício, Sutherland possibilitou que o usuário visualizasse o contexto externo e experimentasse sensações, incluindo pânico ao olhar para baixo através das câmeras (KIMER, 2006). A partir dos experimentos

de

Sutherland

foram

desenvolvidos

mecanismos e tecnologias que deram base para o que hoje é conhecido como realidade virtual e realidade aumentada.

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2 1

Figura 9. Head-mounted display desenvolvido por Ivan Sutherland. Fonte: Kimer (2006).

O termo Realidade Virtual (RV) foi cunhado no final da década de 1980 por Jason Lanier, artista e cientista da computação que conseguiu convergir dois conceitos antagônicos em um novo, capaz de captar a essência dessa tecnologia: a busca pela fusão do real com o virtual (KIMER, 2006).

De forma resumida, realidade virtual (RV) é uma técnica avançada de interface, onde o usuário pode realizar imersão, navegação e interação em um ambiente sintético tridimensional gerado por computador, utilizando canais 30

2 1

multi-sensoriais.

Assim,

um

usuário

imerso

em

um

ambiente de realidade virtual pode experimentar sensações nunca antes vividas em interfaces tridimensionais. Por exemplo: alguém navegando em um ambiente virtual de uma sala, pode em um dado momento, naturalmente bater com uma mão em um vaso virtual que cairá e quebrará bem aos seus pés como se isso estivesse ocorrendo de verdade (CARDOSO, 2007).

Na arquitetura, a Realidade Virtual permite que o usuário imerja em uma realidade alternativa da existente, de

forma

que

completamente revisadas

ele novo

possa e

visualizar

pontuar

um

questões

ambiente a

antes que o projeto seja construído.

serem Para o

estudante de arquitetura, a Realidade Virtual cria um meio de aprendizagem dinâmico e interativo possibilitando ao aluno

a

visualização

de

elementos

arquitetônicos

complexos e compreensão de conceitos novos.

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2 1

Figura 10. Visualização de ambiente virtual através de RV. Fonte: medium.com

A realidade virtual permite a materialização do imaginário de forma interativa e imersiva. Essa tecnologia propõe a possibilidade de ver, ouvir, sentir, tocar e até manipular o tempo. Por permitir ao usuário total imersão em outra realidade, diferente da original, é importante que seja mantida a ilusão de estar atuando dentro do ambiente virtual, ou seja, caso haja um atraso de renderização do computador, o usuário perde a sensação de imersão e a realidade proposta perde credibilidade. Normalmente os atrasos admissíveis para que o ser humano tenha a

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2 1

sensação de interação em tempo real estão em torno de 100

milissegundos

(KIMER,

2006).

Isso

impõe

um

compromisso do sistema em funcionar com taxas mínimas de 10 quadros por segundo na renderização para suportar melhor as cenas animadas e de 100 milissegundos de atraso nas reações aos comandos do usuário.

Figura 11. Óculos de realidade virtual. Fonte: hyam.de

Netto (2006), explica que a RV permite que o usuário navegue e observe um mundo tridimensional, em tempo real e com seis graus de liberdade (6DOF). Segundo o mesmo autor, isso exige a capacidade do software de

33

2 1

definir e a capacidade do hardware de reconhecer seis tipos de movimento: para frente/para trás, acima/abaixo, esquerda/direita,

inclinação

para

cima/para

baixo,

angulação à esquerda/à direita e rotação à esquerda/à direita.

A

RV

também

pode

ser

caracterizada

pela

coexistência integrada de três idéias básicas (MORIE, 1994): •

Imersão: Está ligada ao sentimento de fazer parte do ambiente. Normalmente, um sistema imersivo é obtido com o uso de capacete de visualização ou cavernas (sistemas imersivos baseados em salas com projeções das visões nas paredes, teto e piso).

•

Interação: está ligada à capacidade do computador de detectar as entradas do usuário

e

modificar

instantaneamente

o

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2 1

mundo

virtual

em

função

das

ações

efetuadas sobre ele (capacidade reativa).

Outros artifícios para aumentar o realismo são empregados, como a texturização dos objetos do ambiente e a inserção de sons tanto ambientais quanto sons associados a objetos específicos.

•

Envolvimento:

está

ligado

ao

grau

de

motivação para o engajamento de uma pessoa

em

determinada

atividade.

O

envolvimento pode ser passivo, como ler um livro ou assistir televisão, ou ativo, ao participar de um jogo com algum parceiro.

Um aplicativo de RV pode proporcionar uma sessão sob três formas diferentes (ADAMS, 1994): •

Passiva:

proporciona

ao

usuário

uma

exploração do ambiente automática e sem

35

2 1

interferência.

A

rota

e

os

pontos

de

observação são explícitos e controlados exclusivamente pelo software. O usuário não tem controle algum, exceto, talvez, para sair da sessão.

•

Exploratória: proporciona uma exploração do ambiente dirigida pelo usuário. O participante pode escolher a rota e os pontos de observação, mas não pode interagir de outra forma com entidades contidas na cena.

•

Interativa: proporciona uma exploração do ambiente dirigida pelo usuário e, além disso, as entidades virtuais do ambiente respondem e reagem às ações do participante. Por exemplo, se o usuário move o ponto de observação em direção à porta, esta pode aparentar

estar

aberta,

permitindo

ao

participante passar por ela.

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2 1

A realidade virtual pode ser classificada em duas categorias em relação à maneira como o usuário interage com o ambiente virtual, considerando os dispositivos multissensoriais usados ou não por ele (CARDOSO, 2007): •

Realidade Virtual Imersiva: isola o usuário por completo do mundo real. Para tanto, dispositivos

especiais

são

usados

para

bloquear os sentidos do usuário (visão, audição, tato, e olfato) do mundo real e transferí-los para o ambiente virtual.

•

Semi-imersiva: o usuário tem acesso ao ambiente virtual sem se isolar do mundo real, isto é, através de dispositivos convencionais de computador (tela e mouse).

37

2 1

A realidade virtual utiliza diversos dispositivos multissensoriais

como

capacetes

de

visualização

e

controle, luvas de dados, rastreadores de movimento, processadores específicos, entre outros, que até os anos 90 tinham um elevado custo e configuração (CARDOSO, 2007). A redução de custo de hardware, o avanço das pesquisas e o aumento da demanda, têm ampliado o acesso à essas tecnologias e gerado expectativas de softwares e soluções que se apliquem às mais diferentes áreas, tornando, assim, a realidade virtual mais acessível.

No

entanto,

mesmo

com

o

barateamento

destes

equipamentos, a realidade dos custos está longe do ideal mínimo de trabalho (CARDOSO, 2007).

Figura 12.

Dispositivo de Realidade Virtual. Fonte: medium.com

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2 1

Apesar da significativa evolução ao longo dos últimos anos, ainda existem alguns desafios a serem superados para que essa tecnologia alcance de fato o que se propõe a ser. De acordo com Cardoso (2007), o primeiro desafio está relacionado à simulação de ambientes mais realísticos. Por exemplo, existem cidades simuladas em RV onde se tem a sensação de que todas as casas acabaram de ser pintadas e as ruas estão todas bem limpas. Sabe-se que isso não é real. Segundo esse mesmo autor, o segundo maior desafio diz respeito à simulação de todos os

sentidos

humanos

em

um

ambiente

virtual.

Essencialmente, os sentidos de visão e audição estão bem avançados nos projetos de realidade virtual. Entretanto, outros sentidos como olfato e tato (e até paladar) precisam ainda de profunda pesquisa para que possam colaborar para o desenvolvimento de ambientes mais realísticos.

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2.3 REALIDADE AUMENTADA (RA)

Um sistema de realidade aumentada – RA gera uma imagem resultante da combinação de uma cena real com uma cena virtual gerada por computador. O objetivo é suplementar um cenário real com informações elaboradas virtualmente (NETTO, 2002). Na realidade aumentada, elementos virtuais são inseridos no ambiente real, de tal forma que o usuário crê que os mesmos são partes do meio no qual está inserido (CARDOSO, 2007).

Diferentemente da RV, que transporta o usuário para o ambiente virtual totalmente gerado por computador, a RA mantém o usuário no seu ambiente físico e transporta o ambiente virtual para ele de maneira que o cenário real e os objetos virtuais permaneçam ajustados, mesmo com a movimentação do usuário no ambiente real (KIMER, 2006).

Portanto, na realidade aumentada, há predominância do

40

2 1

real com inserção, em tempo real de elementos virtuais, sejam eles textos, objetos, imagens, sons, vídeos, modelos eletrônicos tridimensionais, etc.

Figura

13.

Mobiliário

visualizado

com

Realidade

Aumentada.

Fonte:

socialmediala.com

São características básicas de sistemas de RA (CARDOSO, 2007): •

Processamento em tempo real.

•

Uso de elementos virtuais concebidos em 3D.

•

Combinação

de

elementos

virtuais

e

elementos do ambiente real.

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2 1

A

realidade

aumentada

demanda

três

equipamentos: um hardware para captura da informação do meio onde está o usuário, um software para geração em tempo real de elementos virtuais e um segundo hardware para mapear tais elementos no mundo real.

Os sistemas de realidade aumentada, relacionados à

percepção

de

imagens,

podem

ser

classificados

conforme o tipo de display utilizado (CARDOSO, 2007): •

Sistema de visão ótica direta: utiliza óculos ou capacetes com lentes que permitem o a visão direta da realidade, ao mesmo tempo em que possibilitam a projeção de imagens virtuais ajustadas à cena real.

•

Sistema de visão direta por vídeo: utiliza dispositivos com microcâmeras de vídeo acopladas. A cena real, capturada pelas microcâmeras, é misturada com elementos

42

2 1

virtuais.

Por

exemplo,

pode-se

citar

a

decoração (virtual), em tempo real, de um apartamento vazio (real).

•

Sistema de visão por vídeo baseado em monitor: utiliza uma webcam para capturar a cena real transmitindo-a para o computador onde serão acrescentados objetos virtuais. A câmera posições

pode como

ser na

colocada cabeça

em da

várias pessoa,

gerando uma visão em primeira pessoa; atrás da pessoa, gerando uma visão em terceira pessoa; ou na frente da pessoa, direcionada para ela, gerando uma visão de espelho. A cena final é apresentada em um monitor convencional.

43

2 1

•

Sistema de visão ótica por projeção: utiliza superfícies do ambiente real, onde são projetadas imagens dos objetos virtuais.

Figura 14. Sistema de RA de visão direta por vídeo. Fonte: stock.adobe.com

Figura 15. Sistema de RA de visão ótica por projeção. Fonte: medium.com

44

2 1

Quando o usuário vê o mundo misturado apontando os olhos diretamente para as posições reais com cena óptica ou por vídeo, a realidade aumentada é de visão direta (imersiva). Quando o usuário vê o mundo misturado em algum dispositivo, como monitor, não alinhado com as posições reais, a realidade aumentada é de visão indireta (não imersiva) (KIMER, 2006).

De

acordo

com

Kimer

(2006),

o

ciclo

de

processamento de um sistema de RA, pode ser resumido em: captura de vídeo e execução do rastreamento de objetos; processamento do sistema de realidade virtual, incluindo leitura de dispositivos e simulação/animação; calibração, misturando o real com o virtual; e renderização sensorial, envolvendo os aspectos visuais, auditivos e hápticos. Como o sistema funciona em tempo real, deve apresentar tempo de latência igual ou menor que 100 milissegundos.

45

2 1

A realidade aumentada tem sido cada vez mais utilizada na arquitetura e tem diversas aplicações que podem mudar a maneira como os projetos e construções são vistos. Pode, por exemplo, ser utilizada para a visualização de elementos construtivos e objetos ocultos em forma de raio-x, contextualizando-os dentro do projeto ou para a visualização de informações complementares em ambientes reais.

Figura 16. Instalações hidráulicas mostradas com auxílio de RA. Fonte: blog.prodatamarket.eu

46

2 1

Figura 17. Informações textuais inseridas no meio urbano através de RA . Fonte: augmented.bg

Hoje, as tecnologias de RA são significantemente mais acessíveis quando comparadas com a ideia inicial desenvolvida pelos seus primeiros visionários na década de 60. No entanto, existem uma série de desafios a serem vencidos. O mais significativo diz respeito ao “delay” da cena final, produto das cenas reais e das cenas fictícias. O tempo de resposta precisa ser melhorado. No momento em que um objeto que não existe no campo de visão do usuário, passa a existir de forma abrupta, a sensação de realidade é comprometida. Outro desafio está ligado à

47

2 1

captura e rastreamento do usuário, de seu ponto de vista e de interesse. Quanto mais precisa for a localização em tempo real do usuário, melhor será o resultado final.

De forma geral, são utilizados contemporaneamente três tipos de realidade aumentada (DADALD, 2015): •

Realidade

Aumenta

com

utilização

de

marcadores: podem ser figuras, fotografias, textos ou qualquer ilustração reconhecível pelo

software.

Os

marcadores

são

importantes para localizar o objeto a ser sobreposto. Esse é o tipo de RA mais encontrada

atualmente

em

objetos

de

aprendizagem, já que pode utilizar livros ou outros materiais didáticos como marcadores.

No Brasil, há um uso recente de RA no setor de construção civil, no qual a Construtora e Incorporadora Rossi entrou para o Guinness

48

2 1

Book com a maior RA do mundo, usando-a para mostrar um empreendimento aos seus clientes. Foi utilizada uma lona de vinil de aproximadamente 900m2 como marcador de RA no local da construção do edifício, e os clientes foram levados de helicóptero para visualizar o futuro edifício em sua localização real.

•

Realidade

Aumenta

sem

utilização

de

marcadores (ou de ambiente): conta com o reconhecimento direto dos locais onde a projeção será feita.

•

Realidade de localização: utiliza GPS e giroscópios para localizar o usuário nos ambientes. É o tipo mais adequado à aplicações em turismo e mobilidade urbana em geral. Normalmente utiliza dispositivos como smartphones para localizar o usuário e 49

2 1

então adicionar às imagens captadas pelas câmeras dos aparelhos as informações e indicações.

Figura 18, 19. RA com marcadores - Edifício projetado pela Construtora e Incorporadora ROSSI. Fonte: exame.com

50

2 1

Figura 19. RA sem marcadores – design de interiores. Fonte: magzter.com

Figura 20. RA de localização - Informações georreferenciadas adicionadas através de RA com auxílio de GPS. Fonte: techeconomy.it

51

1 2

contribuições 1.

3. INTRODUÇÃO CONTRIBUIÇÕES PEDAGÓGICAS pedagógicas

52 4

2 1

Modelos

físicos

e

visualização

de

realidades

alternativas ajudam estudantes a experimentar visual e tatilmente o espaço proposto, além de, reconhecer elementos,

inter-relações

e

sequências

espaciais

(FLORRIO, TAGLIARI, 2011).

Com intuito de auxiliar o ensino da Arquitetura e Urbanismo já foram desenvolvidos ao redor do mundo diversos projetos e programas educacionais que utilizam técnicas de fabricação digital, realidade virtual e realidade aumentada, como serão apresentados em seguida. Este capítulo visa mostrar o quanto estas ferramentas podem e ainda poderão contribuir para a renovação pedagógica dos cursos de Arquitetura e Urbanismo.

A seguir serão apresentados alguns casos que ilustram diversas aplicações das tecnologias em questão, voltadas para os cursos de Arquitetura e Urbanismo.

53

2 1

3.1 MARS •

Título / nome do projeto: MARS (Sistema Móvel

de

Realidade

Aumentada

para

Exploração do Ambiente Urbano) •

Área de aplicação: Urbanismo, História, Projeto Arquitetônico

•

Local : Columbia University (EUA)

•

Fonte: http://www1.cs.columbia.edu/graphics/projects/mars/

•

Dispositivo de interface: Videocapacete

•

Ano: 2003

Descrição

resumida

do

projeto:

Sistema

de

informações do campus que auxilia os usuários na busca de lugares, permitindo a aquisição de informações sobre itens de uma edificação qualquer de seu interesse, além de contar a história do campus. O usuário carrega um computador-mochila, com Internet móvel e veste um

54

2 1

videocapacete. A posição do usuário é traçada por GPS enquanto

os

dados

são

projetados

no

próprio

videocapacete. À medida que o usuário olha ao redor do campus, no visor vê links com informações textuais e interage de acordo com seu interesse.

Figura 21 e 22. MARS. Fonte: http://www1.cs.columbia.edu/graphics /projects/mars/

55

2 1

3.2 ARTHUR •

Título / nome do projeto: ARTHUR (Mesa Redonda de Realidade Aumentada Para Arquitetura e Planejamento Urbano)

•

Área

de

aplicação:

Urbanismo,

Projeto

Arquitetônico •

Local: Aalborg University (Dinamarca)

•

Fonte: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc /download?doi=10.1.1.488.7795&rep=rep1&type=pdf

•

Dispositivo de interface: Videocapacete

•

Ano: 2004

Descrição resumida do projeto: Interface que permite que um grupo de pessoas projete coletivamente ao redor de uma mesa interativa. Com o auxílio de videocapacetes,

câmeras

e

técnicas

de

visão

computacional, o programa traça o movimento dos usuários permitindo que eles interajam com o projeto em

56

2 1

tempo real. É um projeto colaborativo, onde os usuários tomam decisões em conjunto.

Figura 23 e 24. ARTHUR. Fonte: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc /download?doi=10.1.1.488.7795&rep=rep1&type=pdf

57

2 1

3.3 DIGITAL SANDBOX •

Título / nome do projeto: AR SANDBOX (Realidade Aumentada com Modelagem de Areia)

•

Área de aplicação: Urbanismo, Paisagismo

•

Local: University of California (EUA)

•

Fonte: https://arsandbox.ucdavis.edu

•

Dispositivo de interface: Projetor multimídia

•

Ano: 2012

Descrição

resumida

do

projeto:

Sistema

que

combina aplicativos de visualização 3D com uma caixa de areia para ensinar conceitos de ciências da terra. A caixa de areia permite que os usuários criem formas topográficas moldando a areia real. O AR Sandbox usa uma câmera 3D para escanear a forma tridimensional da superfície da areia em tempo real e um computador para coletar os dados da câmera. A partir disso, cria um mapa topográfico dinâmico

58

2 1

de cores de elevação, linhas de contorno topográficas e água simulada. Um projetor, montado acima da caixa de areia, projeta a topografia calibrada de tal forma que os recursos reais e virtuais se alinham. O sistema ensina conceitos geográficos, geológicos e hidrológicos, como a leitura de um mapa topográfico, o significado de linhas de contorno, bacias hidrográficas, áreas de captação e diques.

Figura 25. Digital Sandbox. Fonte: https://arsandbox.ucdavis.edu

59

2 1

3.4

MOBILE

AUGMENTED

REALITY

FOR

SPATIAL INFORMATION •

Título

/

nome

AUGMENTED

do

REALITY

projeto:

MOBILE

FOR

SPATIAL

INFORMATION (RA Móvel para Exploração de Informação Espacial) •

Área de aplicação: Urbanismo, Bioclimatismo, Instalações de equipamentos

•

Local:

National

Cheng

Kung

University

(Japão) •

Fonte: https://pdfs.semanticscholar.org/db38/b2 4a2fa6957adf4843f08c32cd09326cb070.pdf

•

Dispositivo de interface: Móvel (tablet ou smartphone )

•

Ano: 2003

Descrição

resumida

do

projeto:

Sistema

desenvolvido para o ensino de arquitetura sustentável em

60

2 1

campo. A aplicação foi feita em um jardim ecológico na faculdade. Os alunos-usuários podiam ver, virtualmente, através de modelos 2D e 3D, todo o sistema implantado no jardim para a circulação da água, que é reaproveitada ecologicamente. Além dos gráficos ilustrativos, outras informações textuais ficavam sobrepostas ao cenário real.

Através de um monitor como tablete ou smartphone, os alunos podiam ver o que estava “invisível” no jardim, ou seja, podiam observar as instalações hidráulicas através das paredes e piso.

Figura 26. Mobile RA For Spatial Information. Fonte:

https://pdfs.semanticscholar.org/db38/b24a2fa6957adf4843f08c32cd09326c b070.pdf

61

2 1

3.5 TINMITH2 •

Título

/

nome

do

projeto:

TINMITH2

(Modelagem 3D interativa ao ar livre) •

Área de aplicação: Projeto Arquitetônico

•

Local: Universityof South Australia

•

Fonte:

http://www.tinmith.net/wayne/thesis/piekarski-

ch0-start.pdf

•

Dispositivo de interface: Videocapacete

•

Ano: 2006

Descrição resumida do projeto: Baseado em um software flexível, no uso de videocapacetes leves e sistemas

GPS,

esse

projeto

permite

o

rápido

desenvolvimento de aplicações ao ar livre. A primeira experiência foi com a visualização de uma edificação anexa a um prédio no Campus da Universidade. Os alunos puderam ter a sensação de espaço, ajustar medidas, definir alturas, inserir componentes, entre outras atividades.

62

2 1

Figura 27 e 28. TINMITH2. Fonte: www.tinmith.net

63

2 1

3.6 SMART VIDENTE •

Título / nome do projeto: Smart Vidente (Realidade Aumentada para infraestrutura ao ar livre)

•

Área de aplicação: Sistemas Estruturais e Instalações

•

Local:

GRAZ

University

of

Technology

(Áustria) •

Fonte: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.

1.307.8758&rep=rep1&type=pdf

•

Dispositivo de interface: Móvel (tablet ou smartphone)

•

Ano: 2009

Descrição resumida do projeto: Sistema portátil para uso ao ar livre projetado para apoiar equipes de campo de infraestrutura por meio de Realidade Aumentada. A

64

2 1

visualização é obtida pela sobreposição de um fluxo contínuo de vídeo do entorno existente com modelos georreferenciados com computação gráfica 3D e ajustada em tempo real de acordo com a posição e orientação do dispositivo móvel. Quando utilizado no meio acadêmico, auxilia

na

instalações

compreensão elétricas,

de

hidráulicas

técnicas e

construtivas,

demais

sistemas

pertinentes relacionados à área.

Figura 29. Smart Vidente. Fonte: http://citeseerx.ist.psu.edu /viewdoc/download?doi=10.1.1.307.8758&rep=rep1&type=pdf

65

2 1

3.7 CONSTRUCT 3D •

Título / nome do projeto: Construct 3D (Sistema de Realidade aumentada voltada para matemática e educação geométrica)

•

Área de aplicação: Projeto Arquitetônico

•

Local:

Viena

University

of

Technology

(Áustria) •

Fonte: https://www.ims.tuwien.ac.at/projects/construct3d

•

Dispositivo de interface: Videocapacete

•

Ano: 2000

Descrição resumida do projeto: O programa não é novo, ele já circula nos meios acadêmicos desde o início da década de 2000. Foi um precursor importante no uso da realidade aumentada na educação. Trata-se de uma ferramenta de construção de geometrias tridimensionais para educação que utiliza uma espécie de caneta interativa

66

2 1

para fazer uso dos recursos do programa, que permite inscrever formas geométricas no espaço a partir de gestos, adicionando e subtraindo volumes e vendo os resultados em tempo real. Uma das vantagens do sistema utilizado é que mais de um usuário pode interagir ao mesmo tempo com os objetos tridimensionais.

Figura 30. Construct 3D. Fonte: https://www.ims.tuwien.ac.at/projects/construct3d

67

2 1

3.8 LAPAC FEC - UNICAMP •

Título / nome do projeto: LAPAC (Laboratório de

Automação

e

Prototipagem

para

Arquitetura e Construção) •

Área de aplicação: Projeto Arquitetônico

•

Local:

Faculdade

de

Engenharia

Civil,

Arquitetura e Urbanismo (FEC) da UNICAMP •

Fonte: http://lapac.fec.unicamp.brhttp://ceris.pt/?action=laborat ory_detail_modal&CodLaboratory=1

•

Ano: 2006

Descrição resumida do projeto: Seu objetivo é estudar sistemas generativos de projeto, fabricação digital, programação de computadores, técnicas de automação e suas aplicações na arquitetura, desde o processo de projeto até a construção de edifícios.

68

2 1

Figura 31. Workshop do LAPAC. CrĂŠdito: Regiane Pupo

Figura 32. Trabalhos produzidos durante o workshop. CrĂŠdito: Regiane Pupo

69

2 1

3.9 LFDC •

Título / nome do projeto: LFDC (Laboratório de Fabricação Digital e Customização em Massa)

•

Área de aplicação: Projeto Arquitetônico

•

Local: Universidade de Brasília (UnB)

•

Fonte: http://www.fau.unb.br/pesquisa/81-lfdc

•

Ano: 2008

Descrição resumida do projeto: Laboratório cujo objetivo é oferecer infraestrutura física ao grupo de pesquisa que investiga as aplicações da fabricação digital.

A primeira máquina de impressão 3D do laboratório, adquirida em 2008,

utiliza pó de gesso e custou

aproximadamente R$73.000, hoje, com os estudos e pesquisas desenvolvidos pelos membros do LFDC, são fabricadas, no próprio laboratório, máquinas com um custo muito mais acessível, de aproximadamente R$2.500. Os

70

2 1

alunos da universidade tem acesso às máquinas do laboratório, no entanto, este é limitado devido à quantidade de máquinas e é preciso colaborar com uma ajuda de custo para a compra do material para impressão.

Figura 33, 34 e 35. Impressões feitas no LFDC. Crédito: Isabella Goulart

71

1 2

o ensino na 1.

4. INTRODUÇÃO O ENSINO NA FAU/UNB fau/unb

72 4

2 1

Um currículo considerado ideal seria aquele que traz a tecnologia do computador para dentro de cursos já existentes gradativamente, ao mesmo tempo em que examina os métodos de ensino de projeto, exercendo a função de catalisador na mudança de perspectivas nas áreas relevantes da metodologia e teoria de projeto (MARK, MARTINS, OXMAN, 2000).

Nesse contexto, os ambientes acadêmicos devem estar preparados para responder ao desafio de dar os primeiros passos com iniciativas que sejam benéficas e estimulem experiências de aprendizado. Ao mesmo tempo, é necessária a instalação de laboratórios com nível de inovação técnica satisfatório, além de formação de grupos de estudo que possam oferecer oportunidades de conectar a pesquisa às disciplinas metódicas (PUPO, 2009).

Na FAU/UnB há interesse no uso das tecnologias de

fabricação

digital,

realidade

virtual

e

realidade

73

2 1

aumentada mas, como pontuado pelo professor Rosetti, a existência de interesse não implica que haja domínio e conhecimento da operação dessas tecnologias.

Apesar de reconhecido o potencial benéfico dessas tecnologias na qualidade do ensino, ainda há dificuldades para a utilização desses recursos visto que muitas pessoas conhecem sua existência, mas sabem pouco ou quase nada sobre elas.

Além disso, o uso dessas tecnologias voltadas para a arquitetura e urbanismo é relativamente recente posto que a maioria dos pesquisadores responsáveis pelo desenvolvimento dessas técnicas são de outras áreas.

Com o intuito de analisar o real estado de arte dessas tecnologias na FAU/UnB e entender qual seria o impacto das mesmas no ensino, foram entrevistados 11 professores responsáveis por diferentes disciplinas, como relatado a seguir neste capítulo.

74

2 1

4.1

IMPACTO

NO

DEPARTAMENTO

DE

TECNOLOGIAS EM ARQUITETURA E URBANISMO (TEC) A

cadeia

de

tecnologia

exige

compreenda os diferentes sistemas de

que

o

aluno

edificações e

cidades, como princípios estruturais, sistemas e processos construtivos, instalações prediais e urbanas, bem como conceitos nunca vistos antes por ele, como os relacionados ao conforto térmico, lumínico e sonoro, o que torna todo o processo de aprendizagem desafiador.

Nas disciplinas de tecnologia, como Sistemas estruturais em concreto, aço e madeira, as tecnologias de realidade aumentada podem ser utilizadas para demonstrar esforços estruturais e conceitos como tração, compressão e flexão através de animações virtuais projetadas em objetos reais que por sua vez podem ser fabricados digitalmente por meio de prototipagem rápida.

75

2 1

É possível também utilizar a fabricação digital para a confecção de modelos físicos com a intenção de verificar a resistência de estruturas variadas.

Figura 36. Teste de carga em modelo 3D com objetivo de avaliar a resistência da estrutura. Crédito: Sameer Ingavale

Figura 37. Modelo fabricado digitalmente com processo aditivo . Fonte: shapeways.com

76

2 1

De acordo com o professor Gustavo Luna, as disciplinas de conforto trabalham com parâmetros invisíveis (irradiação, luz, som e vento). Pensando nisso, as ferramentas de realidade virtual e aumentada permitiriam a criação de simulações que ajudariam os alunos a visualizar e compreender tais parâmetros e interagir com eles. Com realidade virtual, seria possível imergir em um ambiente, observar através de simulações a direção de onde o vento está vindo, ouvir sons conforme a propagação sonora e observar a incidência de luz variar conforme a orientação solar.

Em disciplinas como Instalações e Equipamentos é possível utilizar a realidade aumentada para visualizar o caminho percorrido por tubulações e dutos por dentro das paredes e piso como em um raio-x, possibilitando aos alunos, compreender tridimensionalmente o funcionamento de estruturas hidráulicas e elétricas.

77

2 1

Figura 38. Tubulações visualizadas com RA. Fonte: esri.com

Com o auxílio da realidade aumentada, é possível observar tridimensionalmente a estrutura de pilares e vigas, com armadura, estribos etc. Esse recurso facilitaria, por exemplo, o cálculo da seção de uma viga, a armadura, a distância entre os estribos, e outros elementos de difícil compreensão visual para o estudante.

Figura 39. Calculo estrutural feito com o auxílio de RA. Fonte: http://asec.eng.br/wpcontent/uploads/2018/08/Artigo_Propex_CAIO_MENDES_LIMA.pdf

78

2 1

De acordo com o professor Márcio Buson, na disciplina

de

Técnicas

de

Construção,

a

realidade

aumentada e realidade virtual poderiam simular as diferentes técnicas de construção, processos e sistemas construtivos. Com o auxílio da realidade virtual, seria possível aos alunos imergir nas construções. Já com a realidade aumentada, seria possível ver detalhes através da sobreposição de informações no contexto real. Além disso, todos esses sistemas construtivos

poderiam ser

executados em modelos reduzidos por meio da fabricação digital, permitindo aos alunos compreender diferentes sistemas,

encaixes

e

comportamento

estrutural,

por

exemplo.

79

2 1

4.2

IMPACTO

NO

DEPARTAMENTO

DE

PROJETOS, EXPRESSÃO E REPRESENTAÇÃO (PRO)

As

disciplinas

de

projeto

exigem

do

aluno

criatividade e entendimento espacial para que projetos de qualidade sejam desenvolvidos de acordo com a proposta de cada disciplina. As tecnologias de fabricação digital, realidade virtual e realidade aumentada auxiliam os estudantes a analisar volumes, tomar decisões de partido e propor uma estética inovadora. Segundo a professora Carolina Pescatori, as tecnologias de realidade aumentada, são um instrumento capaz de auxiliar a visualização e experimentação de coisas que não existem, tais como um projeto arquitetônico.

A realidade aumentada pode ser útil na visualização tridimensional

e

interativa

do

projeto

ao

longo

do

desenvolvimento dele, possibilitando que alterações sejam

80

2 1

feitas em tempo real, otimizando as orientações com os professores. Ademais, a RA possibilita que os projetos sejam apresentados de forma clara e prática, dando ao observador a chance de verificar todos os detalhes e soluções adotadas pelos autores. Em 2016, um grupo de estudantes, da turma de PA4 (Projeto de Arquitetura de Grandes

Vãos)

ministrada

pelos

professores

Caio

Frederico e Silva e Ana Zerbini, por iniciativa própria, apresentou o projeto desenvolvido ao longo do semestre, que no caso era um pavilhão cujo tema era tecnologia, em realidade virtual.

Em 2015, o professor Márcio Buson introduziu a realidade aumentada na disciplina de PA5 em um experimento

inicial

que

deu

bons

resultados.

Primeiramente, desenvolveu com os alunos um modelo físico feito de isopor, contendo somente o terreno e o entorno, chamado de “maquete híbrida”. Em seguida, cada

81

2 1

aluno desenvolveu uma maquete eletrônica de sua proposta de projeto para aquele terreno e atrelou ela a um QR CODE (código de barras bidimensional que pode ser facilmente escaneado usando a maioria dos telefones celulares equipados com câmera). Por fim, o QR CODE de cada aluno era posicionado na maquete híbrida de isopor e com o auxílio de celulares e tablets, toda a turma pôde ver as

propostas

dos

colegas

implantadas

no

terreno

tridimensionalmente.

Figura 40. Trabalho acadêmico apresentado com RA. Fonte: proceedings.esri.com

82

2 1

Nas disciplinas de urbanismo e paisagismo, é possível utilizar a realidade aumentada para visualizar o projeto no meio urbano, assim, é possível caminhar pela área de intervenção e visualizar a proposta em tempo real.

Figura 41. Observação de intervenção urbana com RA. Fonte: internal.schreder.com

Com a Realidade virtual, tanto os alunos quanto os professores das disciplinas de PA (Projeto Arquitetônico) poderão imergir nos projetos e analisar os aspectos estudados de forma detalhada e mais clara a implantação

83

2 1

no terreno, o comportamento das curvas de nível, detalhes de layout, materiais propostos e soluções projetuais.

Figura 42. Imersão em ambiente proposto com RV. Crédito: Fonte: ArchDaily

A fabricação digital de modelos físicos no inicio do processo de concepção projetual, pode trazer grandes benefícios ao estudante visto que possibilita a ele prever possíveis dificuldades e problemas nas primeiras fases de projeto. É

possível

também,

imprimir

maquetes

de

seguimentos do projeto (cortes), facilitando a compreensão

84

2 1

tridimensional dos elementos que constituem o projeto interna e externamente.

Figura

43

e

44.

Modelo

em

corte

fabricado

digitalmente.

Fonte:

cimentoitambe.com.br

85

2 1

Figura 43. Modelo em corte fabricado digitalmente. Fonte: Archihebdo

Figura 45. Modelo fabricado digitalmente. Fonte: https://www.northumbria.ac.uk/

De acordo com a professora Carolina Pescatori, nas disciplinas de urbanismo, a representação projetual é majoritariamente bidimensional, o que leva os alunos a desconsiderar, muitas vezes, questões topográficas e tridimensionais. As tecnologias citadas podem ajudar os 86

2 1

alunos a entender problemas de grandes escalas, como topografias acentuadas e elaborar soluções melhores.

Figura 46. Discussão de projeto com auxílio de RA. Fonte: unqueat.com

Segundo a professora Elane Ribeiro, seria possível usar a fabricação digital para estudo da morfologia arquitetônica, como por exemplo, auxiliar o estudo de cheios e vazios a partir da confecção de maquetes só do “vazio”. Nesse sentido, as tecnologias estudadas dariam à academia novas possibilidade de estudo e poderiam até mesmo revolucionar as formas de representação.

87

2 1

4.3 IMPACTO NO DEPARTAMENTO DE TEORIA E HISTÓRIA EM ARQUITETURA E URBANISMO (THAU)

Nas disciplinas de história e teoria, plantas, cortes, vistas, imagens e vídeos são importantes aliados para os alunos na visualização de obras e compreensão de conceitos novos. Segundo a professora Elane Ribeiro, as técnicas de fabricação digital, realidade virtual e realidade aumentada permitem novas experiências, complementando as técnicas de representação já existentes. Portanto, como dito pelo professor Rossetti, as tecnologias propostas entram como um acréscimo às formas de representação já existentes.

As aulas poderão acontecer nas versões virtuais dos edifícios estudados. De acordo com a professora Elane, a realidade virtual possibilitaria uma experiência muito mais próxima da real em edifícios, situados na China,

88

2 1

na Europa, nos EUA entre outros países. O entendimento dos alunos é amplificado se houver um recurso que permita uma experiência espacial de edifícios historicamente importantes, como a Casa da Cascata do arquiteto Frank Lloyd Wright.

Há livros de história integrados com realidade aumentada que permitem a visualização tridimensional de edifícios, complementando a visualização bidimensional das imagens e desenhos esquemáticos.

Figura 47. Livro integrado com RA. Fonte: sparrow3d.com

89

2 1

A partir de modelagens disponíveis gratuitamente na internet, é possível imprimir modelos físicos em escala reduzida de edifícios históricos. Como apontado pelo professor Pedro Paulo Palazzo, essa prática possibilita ao estudante visualizar e compreender tatilmente detalhes, espessuras,

elementos

específicos

e

escalas.

No

Laboratório de Fabricação Digital e Customização em Massa (LFDC) da FAU/UnB existem modelos impressos de diversos edifícios de grande importância histórica. Os professores da faculdade podem, inclusive, pegá-los emprestado para auxiliar as aulas de suas disciplinas e depois devolver para o laboratório, sem custos.

Figura 48. Modelo de edifício histórico fabricado digitalmente. Fonte: zi.media

90

2 1

4.4 POTENCIALIDADES E LIMITAÇÕES

Dos professores entrevistados: 100% conhece ou pelo menos já ouviu falar de fabricação digital, realidade virtual e realidade aumentada e 45% deles tem ou já teve contato direto com essas tecnologias em suas disciplinas, seja por iniciativa própria ou por iniciativa dos alunos.

Apesar de 100% dos professores entrevistados acreditarem

que

as

tecnologias

mencionadas

neste

trabalho têm muito a oferecer à universidade, a maioria deles fez observações acerca de sua implementação no meio

acadêmico

além

de

demonstrar,

por

vezes,

preocupações em relação ao impacto delas nas habilidade manuais dos alunos.

Seguem abaixo algumas considerações pertinentes apontadas

pelos

professores

em

relação

às

potencialidades e limitações dessas tecnologias no âmbito 91

2 1

pedagógico além de analises das possíveis contribuições das mesmas para a FAU/UnB. De acordo com o professor Márcio Buson as tecnologias de fabricação digital, realidade virtual e realidade aumentada podem enriquecer todas as áreas de estudo voltadas para arquitetura e urbanismo e todas as atividades de ensino e aprendizagem como extensão e pesquisa. Segundo ele, o uso das tecnologias citadas neste trabalho são essenciais para o aprimoramento do ensino de forma geral. O professor atenta para o fato de que o uso de qualquer uma dessas técnicas requer que todas as questões projetuais estejam resolvidas, portanto, é preciso conhecer bem o que está sendo proposto. Nesse sentido, para trabalhar com essas tecnologias é necessário avançar muito além da simples representação e expressão gráfica

e

realmente

entender

o

que

está

sendo

92

2 1

apresentado. Ou seja, estimular o uso dessas tecnologias é estimular um aprofundamento na arquitetura e urbanismo.

Por outro lado, o professor Eduardo Rossetti chamou

atenção

para

o

quanto

essas

tecnologias

realmente contribuem para pensar, refletir e especular em termos de pesquisa e o quanto elas representam artifícios de utilidade ordinária. Atentou para o fato que a tecnologia não melhora nem piora, apenas potencializa o que de fato somos e fazemos. Ressaltou que a inserção de tecnologias como

essas

na

FAU/UnB

compõe

um

processo

dispendioso que implicaria na aquisição de equipamentos, portanto, é preciso prestar atenção em que medida essas tecnologias entram como uma novidade que chama atenção e em que medida entram como uma ferramenta para instrumentalizar a construção.

Em contraposição ao relato do professor Rossetti, como relatado anteriormente, na disciplina de PA5,

93

2 1

ministrada pelo professor Buson, os modelos eletrônicos utilizados

na

realidade

aumentada

foram

feitos

no

Sketchup – programa que os alunos já dominavam. E como dito

pelo

professor

Buson,

todo

o

processo

foi

extremamente simples; não houve qualquer restrição ou dificuldade. Os alunos não precisaram adquirir nada além do que já tinham. Quanto ao programa de realidade aumentada, este foi adquirido pelo professor Buson e com esse único software, toda turma pôde ter acesso à este recurso.

Portanto, fica claro que apesar de essas tecnologias serem de fato caras e demandarem que os alunos e os professores aprendam novos conceitos e técnicas, é fato que é possível inseri-las no meio acadêmico de forma simples e com custos acessíveis. A breve experiência do uso dessas tecnologias na FAU/UnB, comprova o quanto elas podem contribuir para o aprendizado de forma geral.

94

2 1

Segundo o professor Neander Furtado, cada forma de representação permite um tipo de análise, ou seja, diferentes ferramentas possibilitam diferentes percepções.

Ele ressalta que existem diferentes modos de visualizar e analisar a arquitetura como, por exemplo, desenhos a mão, ilustrações, renders esquemáticos, renders realísticos, plantas, cortes, entre outras formas de representação.

Cada

um

desses

métodos

oferece

uma

análise

diferenciada do objeto em questão. Ou seja, a utilização de tecnologias como fabricação digital, realidade aumentada e realidade virtual são apenas ferramentas que permitem análises diferenciadas, portanto não tiram a importância de métodos de representação tradicionais como desenho a mão e maquete de papel.

O professor Neander acredita que o arquiteto não vai sobreviver por muito tempo fazendo apenas projetos.

Crê que é necessário expandir as áreas de conhecimento e

95

2 1

integrá-las. Segundo ele, as técnicas de fabricação digital, realidade aumentada e realidade virtual poderiam contribuir para integrar os planos de curso das diferentes disciplinas, o que iria favorecer a quebra de paradigmas e possibilitaria a produção de uma nova arquitetura rompendo as barreiras da ortogonalidade.

Com o auxílio das tecnologias apontadas no presente

trabalho,

seria

possível

criar

acervos

de

modelagens que poderiam facilmente ser impressas ou transformadas em realidade virtual / aumentada.

Esses acervos poderiam conter projetos icônicos históricos, projetos produzidos na faculdade, sistemas estruturais, simulações, árvores e espécies variadas de vegetações,

dentre

outros

elementos

pertinentes

à

arquitetura e ao urbanismo. Tais recursos representam um grande aliado educacional além de dar à universidade uma maneira eficiente e simples de compor uma biblioteca

96

2 1

intelectual de arquitetura e urbanismo que pode ser acessada por toda a comunidade acadêmica. Dessa forma, as pessoas poderiam ter contato com um determinado modelo presente na biblioteca a partir da impressão dele por meio da fabricação digital, visualização tridimensional do mesmo através da RA ou até mesmo imersão nele com a RV. Levando em consideração que as tecnologias de fabricação digital, realidade virtual e realidade aumentada permitem a visualização global do espaço, é possível observar o mesmo modelo sob diferentes aspectos.

Portanto, essas técnicas podem favorecer a integração entre as disciplinas de um mesmo semestre.

Um exemplo do uso das tecnologias de fabricação digital, RV e RA voltadas para o ensino na FAU/UnB, seria usá-las para a visualização de um mesmo projeto sob diferentes óticas. Nesse sentido, o projeto elaborado na

97

2 1

disciplina de projeto arquitetônico (PA), por exemplo, poderia servir de base para as outras disciplinas e por fim, poderia ser acrescentado ao acervo da faculdade e disponibilizado para consulta nos semestres seguintes.

Dessa forma, seria possível integrar as disciplinas de um mesmo semestre. Como exemplo, as disciplinas do 7º semestre do turno noturno da FAU/UnB poderiam se aproximar da seguinte forma:

Figura 49. Fluxo de disciplinas 7º semestre do turno noturno do curso de Arquitetura e Urbanismo da FAU/UnB. Fonte: https://matriculaweb.unb.br/graduacao/fluxo.aspx?cod=5126

98

2 1

•

Projeto Arquitetônico de Edifício em Altura: Nessa disciplina poderia ser desenvolvido o projeto de um edifício com soluções verticais já estruturado para se adaptar às demais disciplinas do semestre. A fabricação digital poderia ser utilizada para imprimir maquetes em escala reduzida dos modelos propostos pelos alunos com o intuito de auxiliar a visualização do partido arquitetônico proposto e

identificar

antecipadamente

possíveis

desafios.

•

Instalações e Equipamentos 1: O projeto desenvolvido em PA poderia servir de base para

o

projeto

hidrossanitário

a

ser

desenvolvido nesta disciplina. Dessa forma, os estudantes teriam a oportunidade de compatibilizar o projeto hidrossanitário com a arquitetura existente do edifico projetado em 99

2 1

PA,

levando

em

consideração

as

necessidades do programa e possibilidades econômicas. Ao decorrer do semestre, a realidade aumentada poderia ser utilizada como em uma visão raio-x para auxiliar os alunos a compreender o funcionamento das estruturas hidrossanitárias por dentro de paredes.

•

Arquitetura

e

Contemporâneo:

Urbanismo A

partir

no

Brasil

conhecimentos

adquiridos referentes à produção e ao pensamento arquitetônico vigentes no Brasil de meados da década de 1920 até 1980, os alunos poderiam elaborar propostas estéticas para o edifício proposto em PA. Poderiam, por exemplo, pensar em soluções para as fachadas do edifício baseadas na arquitetura racionalista

carioca

ou

na

arquitetura 100

2 1

brutalista paulista. No final do semestre, o resultado auxilio

da

poderia

ser

realidade

apresentado aumentada.

com Dessa

maneira, seria possível visualizar o edifício implantado

em

seu

contexto

urbano,

facilitando a analise de todos os aspectos estéticos e soluções volumétricas baseadas na corrente histórica escolhida.

•

Conforto Sonoro: O edifício projetado em PA poderia servir como base para o projeto de isolamento realidade

acústico. virtual,

Com

o

poderiam

auxilio ser

da

feitas

simulações dentro do edifico com o intuito de analisar os aspectos psico-fisiológicos da percepção sonora. Dessa maneira, os alunos poderiam acompanhar a propagação do ruído podendo de fato ouvi-lo e aperfeiçoar a arquitetura em prol do isolamento deste.

101

2 1

•

Sistemas Estruturais em Aço: Com o auxilio dos conceitos e cálculos de estruturas aprendidos estariam

nessa aptos

disciplina, para

os

fazer

alunos o

pré

dimensionamento estrutural do edifício em altura proposto em PA. Com a realidade aumentada,

seria

possível

visualizar

estruturas como vigas metálicas, pilares, lajes

e

conexões

além

de

adequar

a

arquitetura à estrutura conforme necessário.

Para o professor Caio Frederico e Silva, a tecnologia sem dúvidas vai complementar a questão imagética e preencher a lacuna que existe nas explicações e

descrições

projetuiais.

Ele

pressupõe

que

essas

tecnologias poderiam ajudar os alunos a entender a

102

2 1

espacialidade dos objetos, formas e estruturas e a partir disso criar coisas novas.

Figura 50. Resumo das possibilidades que o uso das tecnologias oferece ao projeto arquitetônico e urbanístico. Crédito: Isabella Goulart

De acordo com o professor Gustavo Luna, as tecnologias propostas auxiliam os alunos a terem noção de escala, espaço e arquitetura. Quanto mais ferramentas nesse sentido, mais facilitada é a compreensão do projeto e seu impacto na sociedade. Nesse sentido, as tecnologias de

fabricação

digital,

realidade

virtual

e

realidade

aumentada possibilitam uma leitura do projeto muito mais

103

2 1

fiel além do fato do aluno ter a chance de ir ajustando o projeto à medida que vai observando os elementos em 3D. Segundo a Professora Elane Ribeiro Peixoto, as disciplinas de história só têm a ganhar com a inserção dessas tecnologias mas elas não substituem a explicação verbal e literária da historia. Atenta para o fato de que não se pode confundir o meio com o fim, ou seja, não se pode reduzir todo o aspecto cultural, sociólogo e histórico à leitura

visual

da

forma.

Portanto,

as

ferramentas

tecnológicas são apenas um recurso. De acordo com a professora, não basta inserir as tecnologias no meio acadêmico, é preciso que haja livre iniciativa para aprender a usá-las visto que a capacitação de alunos e professores através da criação de mais uma disciplina na grade curricular é inviável atualmente.

Sobre esse mesmo ponto, a professora Carolina Pescatori apontou que não há tempo durante o semestre

104

2 1

letivo para capacitar os alunos em prol da utilização dessas tecnologias assim como não há recursos para comprar equipamentos. Seria portanto, necessário que o próprio aluno aprendesse a utilizar esses recursos por iniciativa própria.

Por outro lado, o professor Renan Balzani ressalta que a produção de maquetes através da fabricação digital permite a otimização do tempo de projeto uma vez em que o processo de produção do modelo passa a ser mecânico, permitindo assim que o aluno utilize o tempo que seria gasto fazendo a maquete em outras atividades.

Outro ponto levantado pela professora Carolina Pescatori, foi a maneira como os alunos podem se apropriar dessas tecnologias sem abrir mão da sua capacidade de expressão em termos de desenho. Ainda sobre esse aspecto, o professor Renan Balzani ressalta o fato de que as técnicas de fabricação digital não retiram a

105

2 1

necessidade dos alunos de aprenderem a fazer modelos físicos da forma tradicional com papel e cola, visto que o processo manual contribui para o entendimento das técnicas construtivas e envolvimento com o projeto.

Portanto é preciso haver um equilíbrio entre o uso de novas tecnologias e os métodos tradicionais no ensino de Arquitetura e Urbanismo. Dessa forma, o ensino pode ser aprimorado com o uso de novas técnicas e recursos de aprendizagem sem se desvincular do conteúdo essencial para a formação em arquitetura e urbanismo.

Resumindo, estudadas

neste

as

tecnologias trabalho

reais

possuem

e

virtuais diversas

potencialidades quando analisadas sob a ótica pedagógica da arquitetura e urbanismo. Ao mesmo tempo, há diversas limitações que mais representam preocupações em relação à implementação das mesmas nas universidades e o impacto delas na formação dos estudantes.

106

2 1

No esquema a seguir, é possível observar de forma resumida

as

principais

potencialidades

e

limitações

percebidas ao longo deste trabalho em relação ao uso dessas tecnologias voltadas para a educação.

LIMITAÇÕES

POTENCIALIDADES

aprimoramento de métodos

tempo limitado

aprofundamento nos estudos

processo dispendioso

diferentes percepções de projeto integração entre diciplinas

USO DE TECNOLOGIAS REAIS E VIRTUAIS NO ENSINO DA FAU / UnB

integração entre diciplinas

vantagem incerta perda da capacidade de expressão capacitação de alunos e professores

Figura 51. Resumo das potencialidades e limitações do uso de tecnologias reais e virtuais no ensino da FAU/UnB. Crédito: Isabella Goulart

107

1 2

considerações 1. INTRODUÇÃO finais 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

108 4

2 1

Segundo o filósofo Gaston Bachelard, a imaginação é a faculdade de invenção e de renovação. Nesse sentido, a visualização do imaginário é fundamental para que novos conceitos e ideias sejam desenvolvidos e experimentados.

Com as tecnologias de tridimensionalidade real e virtual, a lacuna entre a imaginação e a visualização tem a chance de ser preenchida. Portanto, cabem aos cursos de arquitetura e urbanismo evidenciarem essa tecnologia e seus benefícios, bem como a disponibilização de meios para que os alunos possam usufruir dela e ingressar no mercado

de

trabalho

preparados

para

influenciar

positivamente o país a se desenvolver e progredir.

A tecnologias apresentadas de fabricação digital, realidade virtual e realidade aumentada, tem potencial de complementar a bidimensionalidade de textos, imagens, plantas, cortes e esquemas, proporcionando uma maior compreensão dos projetos de arquitetura e urbanismo. No

109

2 1

entanto,

esses

recursos

apenas

complementam

as

representações formais e ilustrativas da arquitetura e urbanismo, ao passo que, jamais poderão substituí-las.

Seria irresponsável afirmar que essas tecnologias podem ser implementadas no meio acadêmico sem custos.

No entanto, ao contrário do que muitos pensam, a maioria das

tecnologias

citadas

neste

trabalho

podem

ser

encontradas por um preço acessível. Portanto, o custo para implementá-las na faculdade seria simbólico, tendo em vista o impacto acadêmico que elas podem proporcionar. É

papel

da

universidade

tomar

as

medidas

necessárias para que os cursos ofertados por ela se mantenham atuais, de maneira que os estudantes sejam preparados para lidar com a realidade profissional, na qual a tecnologia está cada vez mais presente.

Com

auxílio

deste

trabalho,

estudantes,

professores, pesquisadores, acadêmicos, programadores 110

2 1

computacionais e demais pessoas interessadas,

podem

analisar o potencial de aplicação das tecnologias de tridimensionalidade real e virtual no ensino de arquitetura e urbanismo. Pretende-se assim, gerar mais interesse, pesquisa e desenvolvimento das tecnologias em questão, além de fazer parte do embasamento para a inovação pedagógica das faculdades de arquitetura e urbanismo, sobretudo da FAU/UnB.

111

1 2

referências referencias 1.

6. INTRODUÇÃO REFERÊNCIAS bibliográficas

112 4

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