Artigo - Comparacao Entre Ferramentas de Realiade Virtual e Aumentada - ARToolkit e NyARToolkit

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Comparação Entre Ferramentas de Realiade Virtual e 
Aumentada: ARToolkit e NyARToolkit 
Ariel R. Machado1, Crischarles D. Arruda1, Kelvyn Yago S. Zanato1, 
Vinícius Fernandes M. Leão1 
Luciana P. Nedel1, Rafael H. Bordini, Flávio Rech Wagner1, Jomi F. Hübner3 
1Instituto de Computação – Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT) 
Cuiabá – MT – Brasil 
ariel.r.machado@gmail.com, crischarles.ad03@gmail.com, 
kelvynzanatoo@gmail.com,leaomt.19@gmail.com 
Resumo. Com objetivo de fazer um comparativo entre ferramentas de 
desenvolvimento para aplicações de Realidade Virtual e Aumentada, afim de 
encontrar a melhor ferramenta para aprendizagem, direcionado a docentes e 
discentes. Foram escolhidas duas entre as mais populares, o ARToolkit e o 
NyARToolkit, além de ambas serem open source. Neste artigo são 
demonstradas suas principais características, particularidades, vantagens e 
desvantagens de cada utilização. Para chegar à conclusão foram realizados 
testes operacionais cotidianos na área de desenvolvimento, além de explorar 
os recursos disponíveis de cada aplicação. 
1. Introdução 
Nos últimos anos, as aplicações de Realidade Virtual e Aumenta vêm ganhado 
espaço no mercado e crescendo constantemente, utilizado principalmente em áreas 
como educação ou em campanhas de marketing, seja em rótulos de produtos ou 
panfletos. Embora haja um grande crescimento, ainda há uma dificuldade de encontrar 
recursos no desenvolvimento de aplicações, principalmente na aprendizagem de 
utilização. O objetivo deste artigo é orientar sobre os recursos de cada ferramenta, 
também ajudar na escolha de qual utilizar para quem está iniciando na área de 
desenvolvimento e docentes possam avaliar qual a melhor escolha de recomendação 
para seus alunos. 
Foram escolhidas ferramentas open source para os testes, por possuírem fácil 
acesso aos usuários e com a finalidade de que ao ler o artigo se interessar ao leitor, 
poder testa-los na prática então tirar suas próprias conclusões, a partir da apresentação 
destas ferramentas e características. 
2. ARToolKit 
O ARToolKit é uma biblioteca de desenvolvimento de aplicações de Realidade 
Aumentada (RA), bastante popular na comunidade de RA. Isto acontece pelo fato da 
biblioteca fornecer soluções de rastreamento 3D, em tempo real, com baixo custo 
computacional. Além disso, o ARToolKit é amplamente utilizado por ser distribuído 
livremente para fins não comerciais, incentivando a liberdade para os usuários 
 
executarem, estudarem e modificarem os códigos disponíveis na biblioteca de acordo 
com as suas necessidades O rastreamento óptico oferecido pelo ARToolkit possibilita 
extrair de forma rápida a posição e orientação de padrões marcadores, apenas com o uso 
de um computador e uma web câmera simples. Nesse caso, a interação não sofre 
restrições de cabos utilizados nos diversos tipos de dispositivos de rastreamento. Por 
esses motivos e o baixo custo do hardware necessário para a sua implementação, o 
ARToolKit tem sido utilizado para o desenvolvimento de várias aplicações de Realidade 
Aumentada, sendo o software mais popular na sua categoria. 
2.1 Fundamentos do ARToolKit 
A biblioteca ARToolKit implementada em C e C++ oferece suporte a 
programadores para o desenvolvimento de aplicações de RA. Essa biblioteca utiliza o 
rastreamento óptico, que implementa técnicas de visão computacional para identificar e 
estimar em tempo real a posição e a orientação de um marcador (moldura quadrada 
desenhada em papel) em relação ao dispositivo de captura de vídeo. Assim, o cálculo da 
correlação entre os dados estimados do marcador real e a sua imagem, possibilita 
posicionar objetos virtuais alinhados à imagem do marcador. A saída de aplicações 
desenvolvidas com ARTooKit pode ser visualizada através de dispositivos de visão 
indireta, não imersivos, ou visão direta, imersivos. A diferença de imersão entre as duas 
formas de visão, está relacionada à autenticidade impelida ao sentido visual do usuário. 
Os dispositivos de visão indireta, como os monitores, não imersivos, promovem a 
visualização conjugada das cenas virtual e real fora do espaço alvo de atuação. Já a 
visualização direta, imersiva, pode ser obtida por meio dos dispositivos como os HMDs, 
que fornecem a visualização combinada das cenas diretamente no espaço alvo de 
atuação da aplicação. Os objetos virtuais visualizados em aplicações desenvolvidas com 
o ARToolKit podem ser implementados com OPENGL ou com VRML. A visualização 
dos objetos virtuais é realizada no momento da inserção de seus respectivos marcadores 
no campo de captura da câmera de vídeo. 
2.2 Funcionamento do ARToolKit 
A biblioteca de programação ARToolKit disponibiliza um conjunto de funções 
que oferecem suporte ao desenvolvimento de aplicações de Realidade Aumentada. Para 
implementar uma aplicação simples de RA, o programador necessita conhecer as 
funcionalidades de algumas funções dessa biblioteca e seguir os seguintes passos: 
 • Iniciar a configuração do vídeo; ler o arquivo de cadastramento dos 
marcadores; ler os parâmetros da câmera; 
• Capturar um quadro do vídeo; 
• Detectar e identificar os marcadores; 
• Calcular a transformação do marcador relativa à câmera; 
• Desenhar o objeto virtual referente ao marcador; 
• Encerrar a captura de vídeo; 
 
 
Figure 1. Funcionamento de uma de RA 
2.2.1 Exemplo de Aplicação de RA (simpleVRML) 
O “simpleVRML” é um programa que possibilita visualizar objetos virtuais, 
escritos na linguagem VRML, sobrepostos aos marcadores. No exemplo utiliza-se a 
biblioteca OpenVRML para a renderização dos objetos VRML. 
 
Figure 2. Resultado da execução do simpleVRML 
Essa aplicação utiliza o arquivo de configuração “object_data_vrml” para atrelar 
um marcador a um objeto virtual. Localizado em “{ARToolKit}\bin\Data”, esse arquivo 
armazena o relacionamento entre o arquivo bitmap do marcador, disposto no diretório 
“Data”, e o arquivo de referência ao objeto VRML, localizado em 
“{ARToolKit}\bin\wrl”. A Figura 4 mostra o arquivo “object_data_vrml”, que contém 
dois marcadores cadastrados: o “patt.hiro” e o “patt.kanji”. O marcador “patt.hiro” está 
associado a um arquivo de referência VRML, denominado “bud_B.dat”, enquanto o 
marcador “patt.kanji” encontra-se associado ao arquivo “snoman.dat”. Em virtude dessa 
associação de arquivos, é possível adicionar objetos virtuais de maneira muito simples, 
bastando editar o arquivo “object_data_vrml”. Os demais exemplos disponibilizados no 
ARToolKit possuem os objetos virtuais implementados diretamente em seu código, de 
forma que, para adicionar novos elementos virtuais, é necessário incluir o código do 
objeto virtual em openGL na aplicação e a compilar novamente. 
 
 
 
Figure 2. Referência de marcadores e objetos virtuais VRML 
3. NyARToolkit 
NyARToolkit é um projeto desenvolvido em uma biblioteca baseada em 
ARToolKit, este projeto (também conhecido por versão) foi criado para maquinas 
virtuais Java, C#, C++, ActionScript3 e Android. Como ARToolKit, NyARToolkit 
fornece rastreamento baseado marcador e Recurso Natural. No entanto, o software foi 
otimizado para facilidade de portabilidade entre diferentes linguagens de programação. 
NyARToolkit é uma ótima opção para quem quer desenvolver aplicações AR que 
podem ser executadas em diferentes plataformas e sistemas operacionais. 
3.1 Principais características do NyARToolkit: 
 Marcador de rastreamento baseado AR; 
 Recurso Natural de Seguimento (disponível apenas na versão Professional); 
 Suporte para plataformas de desktop e móveis; 
 Reconhecimento marcador otimizado e melhorado; 
 Extensões para Unidade e de processamento disponível para C #e Java, 
respectivamente. 
NyARToolkit Professional (com o acompanhamento de Recurso Natural de 
Seguimento) está disponível apenas sob licença comercial. Porém, a porta aberta fonte 
original foi atualizado para a versão 4.x do ARToolKit e pode ser baixado gratuitamente 
e utilizado sob a licença GPLv2 a partir de: 
nyatla.jp/nyartoolkit/wiki/index.php?FrontPage.en 
Uma desvantagem é a falta de informações técnicas e também pela 
documentação base estar em Japonês torna-se difícil o entendimento de como usá-lo. 
3.2 NyARToolkit para Android: 
Um exemplo de programa de NyARToolkit aplicativo no Google Android 
Emulator. Parte de detecção do marcador é o mesmo de NyARToolkit originais (apenas 
algumas mudanças são aplicadas). A Imagem de vídeo é enviada pelo programa em Java 
que usa a conexão de soquete para o emulador porque a emulação de dispositivo de 
câmera não foi implementada no Android SDK. 
 
O arquivo inclui o arquivo de projeto Eclipse e um programa de demonstração 
para enviar imagens que são tomadas pela câmara para o emulador. São necessários 
Android SDK e o plugin Eclipse para experimentá-lo no Eclipse. 
4. Comparação entre ARToolKit e NyARToolkit 
 Neste artigo aplicamos testes em duas ferramentas(toolkits) de Realidade 
Virtual e Aumentada com objetivo de auxiliar professores e acadêmicos na escolha da 
melhor ferramenta para se aplicar no ensino e aprendizagem de RV e RA. Foram 
escolhidas as ferramentas ARToolkit e a NyARToolkit por serem bastantes populares e 
possuírem versões livres e de código aberto. 
Tabela 1. Quadro comparativo entre características das ferramentas 
 
 
A seguir, seguem algumas considerações identificadas na análise das ferramentas. 
4.1 Comparação - ARToolkit 
4.1.1 Vantagens: 
 Os diversos documentos, exemplos e tutoriais de instalação, manipulação e 
desenvolvimento disponíveis para os interessados na Realidade Virtual e 
Aumentada; 
 Facilidade em encontrar exemplos compilados da ferramenta para realizar testes 
e demonstrações; 
 Possui uma rápida renderização dos objetos virtuais. 
4.1.2 Desvantagens: 
 Suportar apenas dois formatos de modelos 3D; 
 Não haver novas atualizações disponíveis; 
 Complexidade da própria linguagem C e C++; 
 Não é portável a implementação de nós de sons e texturas. 
4.2 Comparação - NyARToolkit 
4.2.1 Vantagens: 
 Ter disponibilidade para diversas plataformas e linguagens; 
 Melhor abstração através da liguagem java, C# e outras; 
 Renderizar diversos formatos de modelos 3D; 
 Interações com áudio e vídeo; 
 Portabilidade. 
4.2.2 Desvantagens: 
 Documentação apenas em japonês; 
 Lenta na renderização de objetos virtuais; 
 Apresentar mais lags e fantasmas que outras versões de aplicações RA. 
 Outro ponto relevante a ser citado é a correta instalação dos pré-requisitos 
necessários para o funcionamento das ferramentas, conforme citado no quadro anterior. 
 
 
6. Conclusão 
Pelas análises realizadas nas ferramentas ARToolkit e NyARToolkit concluímos 
que a melhor escolha depende muito do público e finalidade. Pois, a ferramenta 
ARToolkit é amplamente utilizada em meios acadêmicos, por apresentar resultados 
satisfatório para ensino e aprendizado, e também, nas demonstrações dos recursos da 
RA em aplicações já compiladas, porém para área comercial deixa à desejar pelo fato de 
apresentar algumas restrições conforme já citado "suportar poucos formatos de modelo 
3D e a não implementação de nós de áudio e vídeo". Por outro lado, ou seja, para fins 
comerciais se recomenda a ferramenta NyARToolkit por ser uma ferramenta com 
suporte para diversas linguagem, e apresentar recursos de portabilidade entre 
plataformas. E também, pela abstração da ferramenta que a torna mais intuitiva no 
desenvolvimento de sistemas RVA tanto na área acadêmica como na comercial onde os 
sistemas orientados objetos tem ganhado espaço dos sistemas estruturados, por 
apresentarem diversas vantagens, não necessário citar nesse artigo. 
6. Referências 
Santin, Rafael, e Cláudio Kirner. ARToolKit: Biblioteca para Desenvolvimento de 
Aplicações de Realidade Aumentada. Vol. 1, em Tecnologia para o Desenvolvimento 
de Sistemas de Realidade Virtual e Aumentada, por A. Cardoso, C. Kirner, E. 
Lamounier e j. Kelner, 91-109. Recife - PE: Universitária da UFPE, 2007. 
Braga, Robson F., Silva, Uellisson L. da, Iwano, Thiciany M. , Scherer, Daniel. Estudo 
comparativo de toolkits de Realidade Virtual e Aumentada visando aplicação 
educacional. Centro de Ciências e Tecnologia – Universidade Estadual da Paraiba 
(UEPB) - Campina Grande – PB – Brasil, 2012. 
Santin, R. Kirner, C.” Artoolkit: Conceitos e Ferramenta de Autoria Colaborativa”, 
 http://www.ckirner.com/sacra/ARTK-tutor-CK-final.pdf, Fevereiro. 
Souza, Camila M. de, Cheung, Edgar W. C., Mello, Patricia B. de. O uso da realidade 
aumentada como guia virtual para exploração de ambientes reais. Universidade 
Anhembi Morumbi. São Paulo, 2011. 
NyAtla. “NyARToolkit: ARToolKit Class Library for Java/C#/Android” 
 http://nyatla.jp/nyartoolkit/wiki2/index.php?FrontPage.en,fevereiro. 
Google.”Google Developers”, 
 http://code.google.com/android/,fevereiro 
WENDER, A. Silva et al. Aplicações de Realidade Aumentada na Criação de Interfaces 
Distribuídas. Aplicações de Realidade Virtual e Aumentada. Anais do XI Simpósio 
de Realidade Virtual e Aumentada. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de 
Computação (SBC), 2009, p. 108-127. 
Lamb, P. “ARToollkit”, 
 http://www.hitl.washington.edu/artoolkit, Fevereiro. 
ARToollWorks. “NyARTOOLkit” 
 http://www.artoolworks.com/products/open-source-software/nyartoolkit/, Fevereiro.