Ecolocalização em ambiente virtual

Abstract

Morcegos e golfinhos utilizam uma técnica chamada ecolocalização para perceber o mundo a sua volta. Esta técnica é pouco utilizada por seres humanos, que baseiam quase toda sua orientação em informações visuais. Em humanos, a aplicação de ecolocalização pode ter grande utilidade para pessoas com deficiência visual tanto na interação com o mundo real quanto com ambientes virtuais. Neste trabalho propõe-se um método para treinar, desenvolver e avaliar essa capacidade em pessoas leigas nesta técnica. Para isso foi desenvolvido um modelo de rendering de som inspirado no modelo de iluminação de Phong. A técnica de Phong foi escolhida devido ao fato de ser fisicamente coerente e eficiente para poder ser utilizada em tempo real. O modelo foi implementado e avaliado com usuários em um ambiente virtual simulado. Foram projetados experimentos para atestar a capacidade do modelo em prover informação de orientação mesmo para pessoas que não receberam treinamento específico. Os testes envolveram a realização de tarefas simples, como indicar a posição de uma fonte de som e indicar em que direção se encontra uma parede próxima. Os resultados mostram que a maioria das pessoas na maioria das vezes consegue identificar a posição de fontes de som diretas e refletidas por objetos, confirmando as principais hipóteses levantadas. Em alguns casos, no entanto, percebe-se que uma fase de aprendizado é necessária para uma orientação mais natural. Testes mais completos e com mais usuários seriam necessários para confirmar hipóteses que permaneceram inconclusivas a partir dos dados coletados nas condições atuais.

Bats and dolphins use the echolocation technique to perceive and interact with their living environments. Human beings, who rely essentially on visual information for orientation, do not explore such technique to the extent we believe they could. In humans it could be very useful for people with visual impairments to orient both in the real and in virtual environments. In this work we propose a method to train, develop and evaluate the ability for echolocation in people not familiar with such technique. We then developed an acoustic model inspired by Phong’s lighting model. Phong’s technique was chosen for being physically coherent and efficient to be used in real time. We implemented and evaluated the model with users in a simulated virtual environment. Experiments have been designed to assess the model’s ability to provide orientation information even for people that have not received any specific raining. The tests involved simple tasks, such as to indicate the position of a sound source or tell the location of the closest wall. Results show that most people are able to identify, most of the times, the position of direct and reflected sound sources. They are then able to locate objects, confirming most of our hypotheses. In some situations, however, a learning step is still required for a natural orientation. More complete studies with a larger number of users would be necessary to confirm the hypotheses that remained inconclusive in the analysis of the data collected with the current conditions.