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Kiosco informativo interactivo informational kiosk interactive

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Abstract and Figures

This paper presents the implementation of the System user interface KINFO-UTP using video game technology. We discuss the cataloging facilities building # 3 of the Technological University of Panama, which are displayed in the system. We report the use case diagram KINFO-UTP system and discuss how to combine four programming languages to enable interactivity KINFO-UTP.
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1 Pixelmine. www.Pixelmine.com .Accesado 2 de enero 2011.
Kiosco Informativo Interactivo
Informational Kiosk Interactive
Nadia Lee García
Universidad Tecnológica de Panamá
CIDITIC
Panamá, Rep. de Panamá
nadia.lee@utp.ac.pa
Gisela T. de Clunie
Universidad Tecnológica de Panamá
Facultad de Ingeniería de Sistemas
Panamá, Rep. de Panamá
gisela.clunie@utp.ac.pa
Gregorio Santana
Universidad Tecnológica de Panamá
CIDITIC
Panamá, Rep. de Panamá
gregorio.santana@utp.ac.pa
Abstract: This paper presents the implementation of the System
user interface KINFO-UTP using video game technology. We
discuss the cataloging facilities building # 3 of the Technological
University of Panama, which are displayed in the system. We
report the use case diagram KINFO-UTP system and discuss how
to combine four programming languages to enable interactivity
KINFO-UTP.
Keywords: human-computer interaction, user experience,
new interaction paradigms, gaming, 3D game engines,
3D modeling, animation, programming.
Resumen: Este artículo presenta la implantación de la interface
de usuario del Sistema KINFO-UTP mediante tecnología de
videojuegos. Se discute la catalogación de las instalaciones del
edificio #3 de la Universidad Tecnológica de Panamá que se
muestran en el sistema. Se presenta el diagrama de caso de uso
del sistema KINFO-UTP y discute cómo se combinan cuatro
lenguajes de programación para hacer posible la interactividad
de KINFO-UTP.
Palabras claves: interacción hombre-máquina, experiencia de
usuario, nuevos paradigmas de interacción, videojuegos, motores
de juego 3D, modelado 3D, animación, programación.
I. INTRODUCCIÓN
En este trabajo presentamos de forma detallada, todos los
pasos que se llevaron a cabo para el desarrollo de la primera
etapa del proyecto KINFO-UTP (Sistema Informativo
Interactivo de la Universidad Tecnológica de Panamá-UTP),
también se definen las características de KINFO-UTP que son:
Modelado 3D del edificio # 3 del Campus Víctor
Levi Sasso, de la UTP.
Menú interactivo con el listado de todas las
instalaciones físicas del edifico # 3 catalogadas.
Escenario interactivo.
Localización animada en 3D.
Se discute la implantación de la interface de usuario
utilizando la tecnología de videojuegos, y se explica cómo se
catalogaron todas las instalaciones del edificio #3 del Campus
Víctor Levi Sasso, a través de encuestas y métodos de
evaluación. También se muestra el diagrama de caso de uso
del sistema KINFO-UTP y cómo se combinan cuatro
lenguajes de programación para hacer posible la interactividad
de KINFO-UTP.
La siguiente sección presenta los principales aspectos que
distinguen a KINFO-UTP. En la sección III, se describe el
proceso de evaluación de los motores de juego para definir
con cual trabajar KINFO-UTP. A continuación, la sección
IV, discute la implementación de la interface de usuario. La
sección V, presenta el modelado de KINFO-UTP,
describiendo el diagrama de caso de uso y la secuencia de la
localización técnica. En la sección VI, se presenta el sistema
de reconocimiento de KINFO-UTP.
II. KIOSCO INFORMATIVO INTERACTIVO
El sistema KINFO-UTP, en su primera etapa, tiene como
función principal brindar información detallada sobre las
instalaciones físicas del edificio #3, del Campus Víctor Levi
Sasso, de la Universidad Tecnológica de Panamá, ya sean
oficinas, aulas de clases, laboratorios y otros.
Un motor de videojuego es un término que hace referencia a
una serie de rutinas de programación que permiten el diseño,
la creación y la representación de un videojuego. Del mismo
modo, existen motores de juego que operan tanto en consolas
de videojuegos como en sistemas operativos. La funcionalidad
básica de un motor de juego es proveer al desarrollador un
entorno para renderizar en tiempo real gráficos 2D y 3D, un
motor de física, administrador de audio, scripting, editor de
animaciones, inteligencia artificial, uso de redes (cliente-
servidor), streaming, administración de memoria y
comunicación con diferentes dispositivos de entrada y salida
[1].
UDK (Unreal Development Kit) [2] es el motor de juego
utilizado en KINFO-UTP y su lenguaje de programación
escrito es UScript, éste no posee una aplicación propia para
programar; por ende, se evaluaron las diferentes alternativas de
software externos para utilizar UScript. Como resultado de esa
evaluación se escogió Visual Studio 2008, que a través de un
plugin fabricado por nFringe1 permitía crear clases y
fragmentos de código UScript.
III. EVALUACIÓN DE CARACTERÍSTICAS DE LOS
MOTORES DE JUEGO
Basados en las características definidas para el sistema, se
consideró utilizar la tecnología de videojuegos. La selección
del motor de juego UDK, se fundamenta en el estudio
realizado por Cata [3]. La evaluación consideró las
características presentadas en la Tabla I, que compara
diferentes aspectos de los motores de juego.
TABLA I. COMPARATIVA DE MOTORES GRÁFICOS PARA
VIDEOJUEGOS
Crystal
Space
Quake2
V12
Unreal
Fly
3D
Gene-
sis3D
Renderizado
Zbuffer
Si
Portal
rendering
Si
Si
DSG
Si
Si
BSP
rendering
Si
Si
Si
Si
Si
Radiosity
Si
Si
Si
Si
Stereo
rendering
No
Z-sorting
No
Span-biffer
No
Fogging
Si
Si
Si
Si
Si
Level of
detail
Si
Si
Si
Si
Si
Halo/Corona
Si
Si
Si
Anti-aliasing
Si
Motion blur
No
Lens flare
Si
Si
Si
Si
Mirrors
Si
Si
Si
Particle
system
Si
Si
Si
Landscape/
Voxel
(Motor/
Terreno s)
Si/
No
Si
Si
Patch/curved
surf
Si
Si
Reflective
surf
Si
Si
Luces
Colored
lighting
Si
Si
Si
Si
Si
Point lighting
Si
Si
Si
Dynamic
Lighting
Si
Si
Si
Si
Si
Lightmap
rendering
Si
Si
Si
Si
Phong
shading
Si
Bump
mapping
Si
Si
Gouraud-
sahding
Si
No
3D sprites
Si
Si
Si
Si
APIS
OpenGL
Si
Si
Si
WIN/
MAC
Throug
h port
Si
No
Direct3D
Optionl
port for
Window
Port
Si WIN
Throug
h port
Si
Si
Glide
Si
Si
QuickDraw
3D
No
Texturas
Texture
mapping
Si
Si
Si
Si
Si
Persp.
Si
Si
Si
Texture
MIP-mapping
Si
Si
Sub-pixel
map
Si
Si
Procedural
textures
Si
Si
Otros
Degrees of
freedom
Network
suppport
Si
Si
Si
Si
Low
Level
Hierarchical
obj
Si
Collision
detect
Si
3D sound
Si
Si
Si
Si
Cartoon
Si
Scene graph
Language
C++
C++
Scripting
language
QuakeC
Si
Unreal
Script
No
No
Platform
AI
WIN
MAC
LINUX
WIN
MAC
All
WIN
Source
Si
Si
Si
No
Cost
250.000
apr.($)
100 ($)
500.000
apr.($)
li.-
bre
Libre
10000
apr.($
)
File formats
MD2
DXF
3DS
MD2
QUA
KE
Fuente: [3]
Se evaluaron además los siguientes motores de juego:
OpenSceneGraph, es una librería gráfica libre, que permite
crear visores de objetos 3D o realizar entornos interactivos
con la librería de C++. Con esta librería se pueden diseñar
entornos 3D interactivos, pero seria de forma muy robusta, ya
que se maneja con código puro; no hay ningún editor gráfico,
lo que provoca que los productos que se diseñen con esta
librería demoren más tiempo en comparación a los motores de
juego con interfaz grafica. Havok: Havok Game Dynamics
SDK, es un motor físico (simulación dinámica) utilizado en
videojuegos, que recrea las interacciones entre objetos y
personajes del juego; por lo que detecta colisiones, gravedad,
masa y velocidad en tiempo real, llegando a recrear ambientes
mucho más realistas y naturales. Havok, en sus últimas
versiones, se ejecuta por completo por hardware mediante el
uso de la unidad de proceso gráfico (GPU, por sus siglas en
inglés, Graphics Processing Unit), liberando así de dichos
cálculos a la CPU. Este se apoya en las librerías de Direct3D y
OpenGL, compatibles con Shader Model 3.0. En la página
web solo permiten descargar su plugin para editores 3D y un
visor para ver las animaciones hechas con sus scripts, pero en
sí no permiten probar en su totalidad el motor, por lo cual no
se puede evaluar si es eficiente o no.
Como resultado de la evaluación se escogió UDK (Unreal
Development Kit), un motor de juego gratuito, que posee
todas las características necesarias para el desarrollo de
2 http://epicgames.com
KINFO-UTP; también nos permite el uso gratuito y completo
del software, sin restricciones de ningún tipo, y es uno de los
motores de juego más completos, además es el más utilizado
en la industria de los videojuegos.
IV. INTERFACE DE USUARIO
A. Editor de Interface de Usuario (UI)
UDK poseía su propio editor de interface de usuario (UI).
En el 2010 los directivos de EpicGames2 removieron este
editor y decidieron dejar la tecnología Scaleform, que
básicamente permite colocar un diseño hecho en Adobe Flash
dentro de UDK.
Lo anterior obliga a cualquier desarrollador que utilice
UDK, y desea que su producto tenga una interfaz gráfica
atractiva, a utilizar Adobe Flash, de otro modo deberá
programar su interface en código C++. La Fig. 1 muestra la
comunicación entre Flash y UDK a través de Scaleform.
Figura N°1: comunicación entre Flash y UDK a través de Scaleform
Scaleform es un motor para renderizado de gráficos
vectoriales, que se utiliza para mostrar objetos fabricados en
Adobe Flash basado en interfaces de usuario. HUD (Head-up
Display) y texturas animadas para juegos. Este motor fue
comprado por Autodesk hace algunos años.
La implementación de esta tecnología permite crear un
menú con mucha mayor calidad de diseño e interactividad
dentro de un entorno 3D. UDK posee los plugins y librerías de
Scaleform gratuitas.
B. Definición Peliminar de la Interface
La primera propuesta del menú principal fue: FISC, CYT,
Oficinas, Laboratorios y otros. Ver Fig. 2: primera versión del
menú de KINFO-UTP.
Figura N°2: Primera versión del menú de KINFO-UTP.
Una vez que se evaluó la primera propuesta del menú, se
decidió catalogar los sitios por piso; es decir, planta baja,
primer piso, segundo piso, etc. Para elaborar el nuevo menú se
realizó una encuesta, por correo, a usuarios potenciales,
preguntándoles cómo debían estar catalogados los diferentes
sitios del edificio # 3, el resultado de la misma se presenta en
la Fig. 3: Menú de KINFO-UTP.
Figura N°3: Menú de KINFO-UTP
C. Menú KINFO-UTP
El menú de KINFO-UTP fue diseñado con el programa
Adobe Flash utilizando el lenguaje actionscript 2. Para
implementar el menú en el sistema, se realizaron los siguientes
pasos:
1. Se crea una interfaz grafica en Adobe Flash de tipo
actionscript 2 (la versión de UDK solo soportaba este
tipo de archivo, ahora soporta actionscript 2 y 3).
2. Luego, se compila en formato SWF.
3. Se importa en UDK en la carpeta flash del mismo.
4. En UDK se coloca el KISMET OpenGFX.
5. Se hace referencia al SWF dentro de la librería de
objetos importados en UDK.
KISMET es el otro lenguaje de programación de UDK,
pero en modo gráfico. La Fig. 4, ilustra una secuencia de
KISMET; como todo lenguaje, KISMET trae palabras
reservadas, funciones reservadas, etc. de forma grafica. Para
poder crear una función nueva dentro del KISMET se debe
crear una clase de tipo KISMET en UScript y compilarla en
UDK.
Figura N°4 Secuencia de KISMET
Este lenguaje se maneja de la misma manera que un
circuito eléctrico, es decir, que trabaja por señales o pulsos
eléctricos, pero en este caso son pulsos digitales.
V. MODELADO DE KINFO UTP
A. Diagrama de Caso de Uso de KINFO-UTP
El diagrama de caso de uso que se muestra en la Fig. 5,
presenta los pasos que internamente sigue el sistema una vez
el usuario elige una de las instalaciones del edificio #3 del
Campus Víctor Levi Sasso, de la Universidad Tecnológica de
Panamá. En el punto B se explica detalladamente la secuencia
de localización de KINFO-UTP tomando como ejemplo la
localización de la cafetería.
Figura N°5: Diagrama de Caso de Uso de KINFO-UTP
B. Secuencia de localización de KINFO-UTP
A continuación presentamos la secuencia de localización
técnica de KINFO-UTP:
1. El usuario selecciona un piso del menú principal
(planta baja, primer piso, segundo piso, etc.)
2. Del sub-menú que se muestra en la Fig. 6 se escoge
por ejemplo la opción cafetería.
Figura N° 6: Interfaz gráfica de KINFO-UTP
3. Una vez el usuario escoge el lugar, KINFO-UTP
recibe el nombre del destino y el piso al que
pertenece el destino.
4. Al tener el número del piso, KINFO-UTP inicia el
proceso de invisibilidad, para todo piso que esté por
encima del piso al que pertenece el destino. En este
caso todo piso que está arriba de la planta baja.
5. Al terminar el proceso de invisibilidad, KINFO-UTP
carga la animación de la cámara para visualizar el
sitio destino. Ver Fig. 7: Circuito de selección para la
animación de la cámara sobre la Planta Baja.
Figura N° 7: Circuito de selección para la animación
de la cámara (Planta Baja).
6. Inicia la animación de la cámara.
7. Al terminar la animación se activa el SWF GPS, que
de forma animada escoge la vía más rápida para
llegar al destino.
8. Al terminar la animación se activa el SWF íconos,
que posee el pin que señalará donde está el destino.
Ver Fig. 8: localización de la cafetería.
9. Al completarse la localización, el usuario podrá hacer
clic en la opción regresar, si desea hacer una nueva
búsqueda; si no, automáticamente después de un
minuto KINFO-UTP regresará al menú.
Figura N° 8: localización de la cafetería.
VI. SISTEMA GPS DE KINFO-UTP
El sistema de posicionamiento de KINFO-UTP se basa en
la colocación de hitos de referencia; es decir, se colocan
puntos en una posición específica y única de acuerdo a cada
sitio en el piso correspondiente, como se muestra en la Fig. 9:
Hitos de la planta baja.
Figura N° 9: Hitos de la planta baja
El GPS-KINFO trabaja de la siguiente manera:
Se colocan hitos o puntos en las esquinas del mapa de
la planta baja.
Se coloca un hito por cada puerta, no puede haber dos
hitos en una misma posición, se puede usar un mismo
hito para ubicar dos sitios diferentes, pero que estén
uno frente al otro.
Los hitos que coinciden en la posición, ya sea
horizontal o vertical, deben tener el mismo valor en el
eje de coordenadas.
El hito inicial siempre es “las escaleras y el ascensor”
llamado “h0”.
Se debe nombrar los hitos con la secuencia h0, h1,
h2, h3…
Se permite n cantidad de hitos.
Una vez colocados todos los hitos, se realiza un
listado de caminos.
Ejemplo:
Camino #1: h0,h2,h3,h5.
Camino #2: h0,h3,h5.
Camino #3: h0,h2,h4.
Al registrar un camino se debe empezar siempre con
el hito inicial en este caso h0.
Cuando el sistema GPS-KINFO recibe el destino a
localizar, él buscará en la lista de caminos y escogerá
el camino más corto.
Cada piso posee su propio sistema GPS.
Al escoger el camino más corto, el sistema trazará
una línea, ya sea horizontal o vertical, para conectar
de forma animada cada hito del camino. Ver Fig. 10:
Trazado del camino para localizar la Cafetería.
Figura N° 10: Trazado del camino para localizar la Cafetería.
VII. CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS
El uso de motores de juego, para la creación virtual del
edificio # 3, de la Universidad Tecnológica de Panamá,
mediante el desarrollo del proyecto KINFO-UTP (Sistema
Informativo Interactivo de la Universidad Tecnológica de
Panamá), demuestra el potencial de estas herramientas para la
creación de interfaces más atractivas e interactivas; así como
la capacidad de interoperabilidad que las mismas ofrecen.
Entre los trabajos futuros que se esperan desarrollar para
dar continuidad al proyecto presentado, podemos mencionar
los siguientes:
Incorporación de todos los edificios del campus
universitario al Kiosco Informativo Interactivo
(KINFO-UTP).
Desarrollo de una versión para dispositivos
móviles.
Aplicación de realidad no inmersiva desarrollando
la versión del recorrido de las instalaciones del
edificio # 3 de la Universidad Tecnológica de
Panamá [4].
Aplicación de realidad aumentada al desarrollo
del proyecto.
REFERENCIAS
[1] Motor de videojuego. Wikipedia la encyclopedia libre.
www.wikipedia.com Accesado 5 de marzo de 2013
[2] UDK Unreal development Kit Epic Games. http://www.udk.com.
Accesado en abril 2011
[3] Cata, Jordi. Comparativa de motores gráficos para video juegos. V 2.0:06-
05-2002. Revisado: Alex Méndex 08-05-2002.
[4] Nadia E. Lee G., Gisela T. de Clunie, and Gregorio Santana. 2012. 3D
game engine as a visual information system. In <em>Proceedings of the
6th Euro American Conference on Telematics and Information
Systems</em> (EATIS '12). ACM, New York, NY, USA, 331-334.
DOI=10.1145/2261605.2261655
http://doi.acm.org/10.1145/2261605.2261655
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Architectural Engineering Technology AET (for its acronym in English, Architectural Engineering Technology) using game development tools for creating 3D virtual environments. Institutions of higher education, using 3D game engines in order for students to acquire skills in designing and modeling using this technology. We describe the development of a project using the UDK 3D game engine (Unreal Development Kit), as a technological tool to create a virtual display.
Comparativa de motores gráficos para video juegos
  • Jordi Cata
Cata, Jordi. Comparativa de motores gráficos para video juegos. V 2.0:06-05-2002. Revisado: Alex Méndex 08-05-2002.
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