UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA E INFORMÁTICA INDUSTRIAL FREDERICO SEVERO MIRANDA

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Full text

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FREDERICO SEVERO MIRANDA

CURITIBA-VIEWPORT: CONTRIBUIÇÃO AO DESENVOLVIMENTO

DE UMA PLATAFORMA COMPUTACIONAL PARA CIDADES

VIRTUAIS

DISSERTAÇÃO

CURITIBA

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CURITIBA-VIEWPORT: CONTRIBUIÇÃO AO DESENVOLVIMENTO

DE UMA PLATAFORMA COMPUTACIONAL PARA CIDADES

VIRTUAIS

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial da Universidade Tecnológica Federal do Paraná como requisito parcial para obtenção do grau de “Mestre em Ciências” – Área de Concentração: Engenharia da Computação.

Orientador: Prof. Dr. Paulo Cézar Stadzisz

CURITIBA

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Disponível também via World Wide Web

Dissertação (Mestrado) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial, Curitiba, 2017

Bibliografia: f. 215-224

1. Software de aplicação - Desenvolvimento. 2. Aplicativos móveis. 3. Administração pública. 4. Serviços municipais. 5. De-senvolvimento urbano sustentável. 6.Tecnologia da informação. 7. Sociedade da informação. 8. Engenharia elétrica - Disserta-ções I. Stadzisz, Paulo Cézar orient. II. Universidade Tecnológi-ca Federal do Paraná - Programa de Pós-graduação em Enge-nharia Elétrica e Informática Industrial. III. Título.

CDD: Ed. 22 – 621.3 Biblioteca Central da UTFPR, Câmpus Curitiba

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A Dissertação de Mestrado intitulada Curitiba-Viewport: Contribuição ao Desenvolvimento de uma Plataforma Computacional para Cidades Virtuais” defendida em sessão pública pelo(a) candidato(a) Frederico Severo Miranda, no dia 01 de dezembro de 2017, foi julgada para a obtenção do título de Mestre em Ciências, área de concentração Engenharia de Computação, e aprovada em sua forma final, pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial.

BANCA EXAMINADORA:

Prof(a). Dr(a). Paulo Cézar Stadzisz - Presidente – (UTFPR) Prof(a). Dr(a). Marilia Abrahão Amaral - (UTFPR)

Prof(a). Dr(a). Sílvia Amélia Bim - (UTFPR) Prof(a). Dr(a). Adrey Ricardo Pimentel - (UFPR)

A via original deste documento encontra-se arquivada na Secretaria do Programa, contendo a assinatura da Coordenação após a entrega da versão corrigida do trabalho.

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Informática Industrial, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2017.

As tecnologias de informação e comunicação (TIC’s) estão presentes diariamente na vida da sociedade e provocam mudanças no seu modo de viver. As TIC’s possibilitam a criação de novos produtos e serviços para melhorar a vida das pessoas. Elas têm sido utilizadas no trabalho, nos relacionamentos, serviços públicos, entretenimento e lazer com o objetivo de mitigar a exclusão social, melhorar o desempenho econômico, criar oportunidades de emprego, melhorar a qualidade de vida e promover a participação social. Neste contexto de desenvolvimentos tecnológicos e hiperconectividade combinado com as preocupações referentes a um crescimento urbano sustentável, governabilidade eficaz e melhores formas de analisar e explorar dados, diversas pesquisas emergem levando em consideração os conceitos sobre cidades inteligentes, cidades digitais e cidades virtuais. Observando-se os benefícios proporcionados pelas cidades inteligentes, digitais e virtuais (na perspectiva de um jogo digital) e pelo fato de que não há atualmente conhecimentos consolidados, tampouco uma plataforma computacional com os recursos necessários para integrar aplicações associadas ao ambiente físico de vivência dos cidadãos que envolvem aspectos de caráter social, governamental, comercial, educacional, científico e de entretenimento, este trabalho busca responder a seguinte pergunta: é possível desenvolver uma cidade virtual na perspectiva de um jogo digital com o propósito de ser uma plataforma para execução de aplicações que trazem benefícios para a vida dos cidadãos de uma região? A partir desta pergunta, surgiu a presente dissertação organizada em quatro camadas de interesses: tecnológica, ética, sociocultural e ações públicas, originando desta forma a Curitiba-ViewPort (C-VP). Em relação ao desenvolvimento da camada tecnológica (foco desta dissertação), o projeto foi dividido em quatro atividades principais: modelagem gráfica, criação da base de dados, desenvolvimento de um servidorWeb Servicese

finalmente, o desenvolvimento do jogo propriamente dito. Levando em consideração o protótipo desenvolvido e os resultados obtidos, a C-VP mostrou-se capaz de ser uma cidade virtual na perspectiva de um jogo digital com o propósito de ser uma plataforma para execução de aplicações, respondendo desta forma, a pergunta que originou esta dissertação.

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University of Technology - Paraná. Curitiba, 2017.

Information and communication technologies (ICT’s) are present daily in the life of society and cause changes in the way they live. ICT’s enable the creation of new products and services to improve people’s lives. It has been used in work, relationships, public services, entertainment and leisure with the aim of mitigate social exclusion, improving economic performance, creating employment opportunities, improving quality of life and promoting social participation. In this context of technological developments and hyperconnectivity combined with concerns about sustainable urban growth, effective governance and better ways of analyzing and exploring data, a variety of research emerges taking into account the concepts of smart cities, digital cities and virtual cities. Noting the benefits provided by smart, digital and virtual cities (from the perspective of a digital game) and the fact that there is currently no consolidated knowledge, nor a computational platform with the necessary resources to integrate applications associated with the physical environment of citizens that involve social, governmental, commercial, educational, scientific and entertainment aspects, this work seeks to answer the following question: is it possible to develop a virtual city in the perspective of a digital game with the purpose of being a platform for execution of applications that bring benefits to the lives of citizens of a region? From this question, the present dissertation was organized in four layers of interests: technological, ethical, sociocultural and public actions. In relation to the development of the technological layer (focus of this dissertation), the project was divided into four main activities: graphic modeling, database creation, web server development and finally the development of the game itself . Taking into account the developed prototype and the results obtained, the C-VP proved to be a virtual city in the perspective of a digital game with the purpose of being a platform for application execution, thus answering the question that originated this dissertation.

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FIGURA 4 Cidade digital . . . 31 –

FIGURA 5 Cidades digitais brasileiras . . . 33 –

FIGURA 6 Cidades virtuais . . . 37 –

FIGURA 7 Definição de jogo . . . 44 –

FIGURA 8 Definição de jogo digital . . . 46 –

FIGURA 9 EDSAC e o jogo-da-velha . . . 46 –

FIGURA 10 Tênis para dois . . . 47 –

FIGURA 11 Space War . . . 47

FIGURA 12 Ideia de Ralph Baer . . . 47 –

FIGURA 13 Pong . . . 47

FIGURA 14 Indústria de fliperama . . . 48 –

FIGURA 15 Don Woods . . . 48

FIGURA 16 Crashda indústria dos videogames . . . 48

FIGURA 17 Space Invaders . . . 48

FIGURA 18 Intellivision . . . 49

FIGURA 19 Pac-Man . . . 49

FIGURA 20 Donkey Kong . . . 49

FIGURA 21 MULE . . . 49

FIGURA 22 Tetris . . . 50

FIGURA 23 NES . . . 50 –

FIGURA 24 The Legend of Zelda . . . 50

FIGURA 25 Nintendo Game Boy . . . 50 –

FIGURA 26 Sonic . . . 51

FIGURA 27 Mortal Kombat . . . 51

FIGURA 28 Warcraft: Orcs and Humans . . . 51

FIGURA 29 PlayStation . . . 51 –

FIGURA 30 Tomb Raider . . . 51

FIGURA 31 The Legend of Zelda: Ocarina of Time . . . 52

FIGURA 32 The Sims . . . 52

FIGURA 33 Xbox . . . 52 –

FIGURA 34 Steam . . . 52

FIGURA 35 XBox 360 . . . 52 –

FIGURA 36 Nintendo Wii . . . 53 –

FIGURA 37 WOW . . . 53 –

FIGURA 38 Angry Birds . . . 53

FIGURA 39 Minecraft . . . 53

FIGURA 40 Kickstarter . . . 53 –

FIGURA 41 Gone Home . . . 54

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FIGURA 51 Jogo militar . . . 69 –

FIGURA 52 Jogo para saúde . . . 69 –

FIGURA 53 Jogo de consciência pública . . . 70 –

FIGURA 54 Jogos para publicidade . . . 71 –

FIGURA 55 Jogo político . . . 72 –

FIGURA 56 Jogos de notícia . . . 73 –

FIGURA 57 Jogos de arte . . . 74 –

FIGURA 58 Jogo educacional . . . 74 –

FIGURA 59 Quatro chaves para gerar emoção . . . 81 –

FIGURA 60 Mundo virtual deWorld of Warcraft . . . 88

FIGURA 61 Imersão - Modelo SCI . . . 96 –

FIGURA 62 Imersão - Modelo de Adams . . . 97 –

FIGURA 63 Modelo SCI X Modelo de Adams . . . 98 –

FIGURA 64 MDA . . . 101 –

FIGURA 65 Tétrade Elementar . . . 102 –

FIGURA 66 História linear . . . 104 –

FIGURA 67 História ramificada . . . 105 –

FIGURA 68 Comparação entre MDA e Tétrade Elementar . . . 106 –

FIGURA 69 Camadas que compõem a ideia da plataforma computacional . . . 109 –

FIGURA 70 Arquitetura macro da C-VP . . . 110 –

FIGURA 71 Dados IPPUC . . . 113 –

FIGURA 72 Comprimento parcial da avenida Sete de Setembro . . . 114 –

FIGURA 73 Largura parcial da avenida Sete de Setembro . . . 114 –

FIGURA 74 Altimetria parcial da avenida Sete de Setembro . . . 114 –

FIGURA 75 Modelo gráfico criado no Blender . . . 115 –

FIGURA 76 Modelo gráfico exportado do QGIS para o Blender . . . 116 –

FIGURA 77 Representação de algumas ruas e avenidades de Curitiba . . . 116 –

FIGURA 78 Ruas e avenidas de Curitiba . . . 117 –

FIGURA 79 Altimetria das ruas e avenidas de Curitiba . . . 118 –

FIGURA 80 Medição em campo dos elementos da avenida Sete de Setembro . . . 118 –

FIGURA 81 Modelagem gráfica da avenida Sete de Setembro . . . 119 –

FIGURA 82 Corte horizontal do pavimento 1 da UTFPR . . . 120 –

FIGURA 83 Corte vertical dos blocos A, B, C e D da UTFPR . . . 120 –

FIGURA 84 Processo de modelagem do bloco E . . . 120 –

FIGURA 85 Modelo 3D da UTFPR . . . 121 –

FIGURA 86 Curitiba em sua forma poligonal . . . 121 –

FIGURA 87 Extração das dimensões utilizando o Google Earth . . . 122 –

FIGURA 88 Calçada da quadra que compõe a UTFPR . . . 122 –

FIGURA 89 Dimensões de uma estação tubo . . . 123 –

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FIGURA 99 Organização do projeto:_Scripts . . . 132

FIGURA 100 Organização do projeto:Animations . . . 133

FIGURA 101 Organização do projeto:Fonts . . . 134

FIGURA 102 Organização do projeto:Materials . . . 134

FIGURA 103 Organização do projeto:plugin . . . 134

FIGURA 104 Organização do projeto:Resources . . . 134

FIGURA 105 Organização do projeto:Prefab . . . 135

FIGURA 106 Organização do projeto:Prefab-City . . . 136

FIGURA 107 Organização do projeto:Skins . . . 137

FIGURA 108 Organização do projeto:Textures . . . 137

FIGURA 109 Organização do projeto:Video . . . 137

FIGURA 110 Diagrama de classes da C-VP . . . 138 –

FIGURA 111 Os quatro componentes principais implementados na C-VP . . . 139 –

FIGURA 112 Splash . . . 140 –

FIGURA 113 Diagrama de caso de uso: splash . . . 140

FIGURA 114 Diagrama de sequência: splash . . . 141

FIGURA 115 Tela de login . . . 141 –

FIGURA 116 Diagrama de caso de uso: tela de login . . . 142

FIGURA 117 Diagrama de sequência: alterar idioma. . . 143 –

FIGURA 118 Diagrama de sequência: notícias. . . 144 –

FIGURA 119 Diagrama de sequência: autenticar. . . 144 –

FIGURA 120 Diagrama de sequência: lembrar conta. . . 145 –

FIGURA 121 Escolher avatar . . . 145 –

FIGURA 122 Diagrama de caso de uso: escolher avatar . . . 146 –

FIGURA 123 Diagrama de sequência: escolher avatar . . . 147 –

FIGURA 124 Ambiente virtual C-VP . . . 148 –

FIGURA 125 Arquitetura multijogador . . . 149 –

FIGURA 126 Diagrama de caso de uso: inicializar servidor . . . 151 –

FIGURA 127 Diagrama de sequência: inicializar servidor . . . 152 –

FIGURA 128 Diagrama de caso de uso: conectar cliente . . . 154 –

FIGURA 129 Diagrama de sequência: conectar cliente . . . 154 –

FIGURA 130 Diagrama de sequência: conectar cliente02 . . . 155 –

FIGURA 131 Diagrama de sequência: conectar cliente03 . . . 156 –

FIGURA 132 Diagrama de sequência: conectar cliente04 . . . 157 –

FIGURA 133 Diagrama de caso de uso: desconectar cliente . . . 158 –

FIGURA 134 Diagrama de sequência: desconectar cliente . . . 159 –

FIGURA 135 Diagrama de caso de uso: desconectar cliente . . . 160 –

FIGURA 136 Diagrama de sequência: desconectar cliente . . . 161 –

FIGURA 137 Ambiente multijogador C-VP . . . 162 –

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FIGURA 147 Diagrama de sequência: gerenciarskybox . . . 169

FIGURA 148 Skyboxda C-VP . . . 169

FIGURA 149 Subprocesso para calcular a iluminação do ambiente . . . 170 –

FIGURA 150 Arquivo de configuração referente a iluminação ambiente . . . 170 –

FIGURA 151 Cálculo da taxa de intensidade . . . 171 –

FIGURA 152 Intensidade da iluminação ambiente . . . 171 –

FIGURA 153 Diagrama de caso de uso: iluminação ambiente . . . 172 –

FIGURA 155 Iluminação ambiente . . . 172 –

FIGURA 154 Diagrama de sequência: iluminação ambiente . . . 173 –

FIGURA 156 Subprocesso para simular a rotação das nuvens . . . 173 –

FIGURA 157 Regra de três simples utilizada na rotação das nuvens . . . 174 –

FIGURA 158 Diagrama de caso de uso: rotação das nuvens . . . 174 –

FIGURA 159 Diagrama de sequência: rotação das nuvens . . . 175 –

FIGURA 160 Rotação das nuvens . . . 175 –

FIGURA 161 Processo dezoomda câmera . . . 176

FIGURA 162 Diagrama de caso de uso: zoom . . . 177 –

FIGURA 163 Diagrama de sequência: zoom . . . 177 –

FIGURA 164 Zoom câmera . . . 178 –

FIGURA 165 Processo de rotação da câmera . . . 178 –

FIGURA 166 Diagrama de caso de uso: rotação da câmera . . . 179 –

FIGURA 167 Diagrama de sequência: rotação da câmera . . . 179 –

FIGURA 168 Processo para salvar a última posição . . . 180 –

FIGURA 169 Diagrama de caso de uso: salvar última posição . . . 180 –

FIGURA 170 Diagrama de sequência: salvar última posição . . . 181 –

FIGURA 171 Processo para verificar perfil do(a) jogador(a) . . . 181 –

FIGURA 172 Diagrama de caso de uso: perfil . . . 182 –

FIGURA 173 Diagrama de sequência: barra de ações comum a todos os(as) jogadores(as) . . . 182 –

FIGURA 174 Diagrama de sequência: barra de ações para o usuáriogame master . . . . 183

FIGURA 175 Barra de ações de um jogador(a) GM e um jogador(a) comum . . . 183 –

FIGURA 176 Diagrama de sequência: latência . . . 184 –

FIGURA 177 Diagrama de sequência: menu . . . 185 –

FIGURA 178 Diagrama de sequência: zoomespecial . . . 186

FIGURA 179 Processo para executar vídeos na C-VP . . . 186 –

FIGURA 180 Diagrama de caso de uso: execução de vídeo . . . 187 –

FIGURA 181 Diagrama de sequência: execução de vídeo . . . 188 –

FIGURA 182 Execução de vídeo na C-VP . . . 188 –

FIGURA 183 Processo de envio de mensagens entre os(as) jogadores(as) da C-VP . . . 189 –

FIGURA 184 Diagrama de caso de uso: chat . . . 190 –

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FIGURA 4 Modelo original do fluxo . . . 82 –

FIGURA 5 Modelo atual do fluxo . . . 83 –

FIGURA 6 Faixa etária dos(as) voluntários(as) que avaliaram a C-VP. . . 200 –

FIGURA 7 Gênero dos(as) voluntários(as) que avaliaram a C-VP. . . 201 –

FIGURA 8 Formação acadêmica dos(as) voluntários(as) que avaliaram a C-VP. . . 201 –

FIGURA 9 Área de atuação dos(as) voluntários(as) que avaliaram a C-VP. . . 202 –

FIGURA 10 Frequência com que os(as) voluntários(as) jogam jogos digitais. . . 202 –

FIGURA 11 C-VP como um jogo digital. . . 204 –

FIGURA 12 C-VP como uma ferramenta de cidade virtual. . . 205 –

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TABELA 4 Conceitos de jogos X autores . . . 43 –

TABELA 5 Ranking (por geração de renda) dos países no mercado de jogos digitais 58 –

TABELA 6 Quatro chaves para gerar emoções nos jogos . . . 80 –

TABELA 7 Fatores motivacionais em jogos digitais . . . 85 –

TABELA 8 Tipos de mundos virtuais . . . 90 –

TABELA 9 MDA . . . 102 –

TABELA 10 Categorias de mecânicas . . . 103 –

TABELA 11 Diretrizes gerais da C-VP . . . 108 –

TABELA 12 C-VP como um jogo digital. . . 203 –

TABELA 13 C-VP como uma ferramenta de cidade virtual. . . 205 –

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EDSAC Electronic Delay Storage Automatic Calculator FPS First Person Shooter

GTA Grand Theft Auto

GM Game Master

HTTP Hypertext Transfer Protocol IP Internet Protocol

MIT Massachusetts Institute of Technology MMO Massively Multiplayer Online

MMORPG Massively Multiplayer Online Role Playing Game NES Nintendo Entertainment System

NPC Non-Player Character PC Personal Computer

PDA Personal Digital Assistants PSP Playstation Portable RPG Role Playing Game RTS Real Time Strategy SMS Sega Master System

TIC Tecnologia de informação e comunicação TPS Third Person Shooter

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1.3 MÉTODO DE PESQUISA . . . 22

1.4 ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO . . . 24

2 CIDADES INTELIGENTES, CIDADES DIGITAIS E CIDADES VIRTUAIS . . . 26

2.1 CIDADES INTELIGENTES . . . 26

2.2 CIDADES DIGITAIS . . . 30

2.3 CIDADES VIRTUAIS . . . 33

3 JOGOS DIGITAIS . . . 40

3.1 CONCEITOS: JOGOS E JOGOS DIGITAIS . . . 40

3.1.1 Definição de jogos . . . 40

3.1.1.1 Síntese dos conceitos sobre jogos . . . 42

3.1.2 Definição de jogos digitais . . . 44

3.1.2.1 Síntese dos conceitos sobre jogos digitais . . . 45

3.2 EVOLUÇÃO DOS JOGOS DIGITAIS . . . 45

3.3 MERCADO DOS JOGOS DIGITAIS . . . 55

3.4 PLATAFORMAS . . . 58

3.5 GÊNEROS: TIPOS DE JOGOS . . . 61

3.6 JOGOS SÉRIOS . . . 67

3.7 O JOGADOR . . . 75

3.7.1 Quatro chaves para gerar emoção . . . 79

3.7.2 Teoria do fluxo . . . 81

3.7.3 Fatores motivacionais . . . 85

3.8 MUNDO DO JOGO . . . 87

3.9 IMERSÃO . . . 89

3.9.1 Elementos imersivos . . . 91

3.9.2 Tipos de imersão . . . 95

3.10FRAMEWORKS . . . 99

3.10.1MDA . . . 99

3.10.2Tétrade Elementar . . . 101

3.10.3Comparação entre MDA e Tétrade Elementar . . . 106

4 PROPOSTA DA PLATAFORMA COMPUTACIONAL . . . 108

4.1 DIRETRIZES PARA A PLATAFORMA COMPUTACIONAL C-VP . . . 108

4.1.1 Diretrizes Gerais da C-VP . . . 108

4.1.2 Caracterização de uma plataforma computacional para cidades virtuais . . . 109

4.2 VISÃO GERAL DA CURITIBA-VIEWPORT . . . 110

4.3 MODELAGEM GRÁFICA . . . 112

4.3.1 Ruas e avenidas . . . 113

4.3.2 Prédios . . . 119

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4.6.1.3 Escolher avatar . . . 145

4.6.1.4 Ambiente virtual . . . 148

4.6.2 Arquitetura multijogador . . . 148

4.6.3 Funcionalidades . . . 162

4.6.3.1 Arquitetura de sincronização com o mundo real . . . 162

4.6.3.2Zoome rotação da câmera . . . 176

4.6.3.3 Salvar última posição . . . 179

4.6.3.4 Perfil . . . 181

4.6.3.5 Execução de vídeos . . . 186

4.6.3.6 Chat . . . 189

4.6.4 Arquitetura para georreferenciamento . . . 193

4.7 DISCUSSÃO SOBRE O CAPÍTULO . . . 196

5 EXPERIMENTAÇÃO . . . 198

5.1 MODELO DE EXPERIMENTAÇÃO . . . 198

5.2 MODELO DO QUESTIONÁRIO . . . 199

5.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO DAS AVALIAÇÕES . . . 199

5.3.1 Dados quantitativos . . . 199

5.3.2 Dados qualitativos . . . 206

5.3.3 Considerações Finais . . . 208

6 CONCLUSÃO . . . 209

6.1 DIFICULDADES RELACIONADAS AO PROJETO . . . 211

6.2 PRODUÇÃO CIENTÍFICA . . . 213

6.3 TRABALHOS FUTUROS . . . 213

REFERÊNCIAS . . . 215

Apêndice A -- GUIA DE ORIENTAÇÃO . . . 225

Apêndice B -- MODELO DO QUESTIONÁRIO . . . 226

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Este capítulo apresenta o contexto e a motivação para o trabalho desenvolvido e sua relação com a pesquisa de mestrado. Apresenta-se, também, os objetivos definidos para esta dissertação, o método de pesquisa adotado e a organização do documento.

1.1 CONTEXTO E MOTIVAÇÃO

As tecnologias de informação e comunicação (TIC’s) estão presentes diariamente na vida da sociedade e provocam mudanças no seu modo de viver (GRGURIC et al., 2010). Através da Internet, por exemplo, pessoas, sistemas e “artefatos1” estão conectados entre si

com a possibilidade de compartilhar informações e ajudar nos processos de tomada de decisões (EVANS, 2011).

Considerando-se apenas os dispositivos móveis, estimativas sugerem que em 2020, 50 bilhões de dispositivos estarão conectados na internet (EVANS, 2011) e, de acordo com o Fórum Econômico Mundial, a hiperconectividade impacta a forma de resolver problemas e já considera que estamos vivendo em um “mundo hiperconectado” (BARABASI et al., 2013).

As TIC’s possibilitam a criação de novos produtos e serviços para modificar a vida das pessoas (THOMAS et al., 2015). Elas têm sido utilizadas no trabalho, nos relacionamentos, serviços públicos, entretenimento e lazer com o objetivo de superar a exclusão social, melhorar o desempenho econômico, criar oportunidades de emprego, melhorar a qualidade de vida e promover a participação social (GRGURIC et al., 2010).

Neste contexto de avanços tecnológicos e hiperconectividade combinado com as preocupações referentes a um crescimento urbano sustentável, governabilidade eficaz e melhores formas de analisar e explorar dados, diversas pesquisas emergem levando em consideração os conceitos sobre cidades inteligentes, cidades digitais e cidades virtuais (LIN; MANOCHA, 2010) (CHUANTAO et al., 2015) (WIRTZ; PIEHLER; DAISER, 2015). Estes

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(TOWNSEND, 2013, p.15). Através de sensores espalhados pela cidade, capta-se diversos dados que serão processados e analisados para auxiliar no processo de tomada de decisões (BOUSKELA et al., 2016, pp.53–54). As cidades inteligentes possuem o objetivo de promover o crescimento sustentável proporcionando uma melhor qualidade de vida aos seus habitantes (GROUP, 2015). Apenas para ilustrar alguns exemplos de aplicações encontradas em cidades inteligentes, citam-se: monitoramento do ambiente por câmeras, controle inteligente de semáforos, sensores de ruído contra poluição sonora e dados da gestão pública disponibilizados para a população (BOUSKELA et al., 2016, pp.38–63).

• Cidades Digitais: cidades que oferecem serviços públicos através de aplicações digitais para a população e que possuem uma infraestrutura de conectividade (YOVANOF; HAZAPIS, 2009). As aplicações digitais podem ser entendidas como portais web que oferecem serviços em diversas áreas, tais como, saúde (e.g. consulta online de exames

médicos), informações (e.g. condições climáticas, informação sobre o tráfego e contas públicas) e entretenimento (e.g. jogos e turismo). Estas aplicações têm como objetivo facilitar a vida da população e tornar a gestão pública eficiente (GUERREIRO, 2006) (YOVANOF; HAZAPIS, 2009) (ZHU et al., 2009) (WIRTZ; KURTZ, 2016). De acordo com Digital (2017b), iniciativas digitais podem ser encontradas em várias cidades do Brasil, como por exemplo: aplicativo para divulgar atividades públicas à população (Campo Grande - MS), aplicativo para agendamento de vacinas contra febre amarela (Vitória - ES) e terminal de ônibus com wi-fi gratuito (Florianópolis - SC).

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Observando-se os benefícios proporcionados pelas cidades inteligentes, digitais e virtuais (na perspectiva de um jogo digital) e pelo fato de que não há atualmente conhecimentos consolidados, tampouco uma plataforma computacional com os recursos necessários para integrar aplicações associadas ao ambiente físico de vivência dos(as) cidadãos(ãs) que envolvem aspectos de caráter social, governamental, comercial, educacional, científico e de entretenimento, este trabalho busca responder a seguinte pergunta: é possível desenvolver uma cidade virtual 3D na perspectiva de um jogo digital com o propósito de ser uma plataforma para execução de aplicações que trazem benefícios para a vida dos(as) cidadãos(ãs) de uma região? Esta ideia é ilustrada na Figura 1.

Figura 1 – Cidade virtual 3D na perspectiva de um jogo digital com o objetivo de suportar aplicações desenvolvidas no contexto das cidades inteligentes e digitais. A cidade virtual 3D irá permitir

ao(à) cidadão(ã) manter relacionamentos sociais, feedbacks sobre as condições da cidade e

interação no ambiente 3D. Fonte: Autoria própria.

Para responder a pergunta mencionada anteriormente, esta dissertação tem o objetivo de projetar e desenvolver uma cidade virtual 3D multijogador integrada com a cidade real de Curitiba/PR. Esta cidade, denominada como Curitiba-ViewPort(C-VP), tem como objetivo

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jogadores(as).

“Integrada com Curitiba” significa que eventos do mundo real também irão acontecer no mundo virtual, com o objetivo de fundir estes dois mundos. Exemplos desta união são descritos a seguir:

• Sincronização das condições climáticas: se estiver um dia ensolarado na cidade de Curitiba, a cidade virtual também deverá apresentar um dia ensolarado. O mesmo acontece em outros cenários, como por exemplo, dia nublado.

• Sincronização de horários: ser for 22hs na cidade de Curitiba, também deverá ser noite na cidade virtual e assim sucessivamente.

Por “aplicações”, entende-se módulos que serão futuramente desenvolvidos em outros trabalhos4. Estas aplicações possuem dois domínios:

1. Cidade Inteligente: espera-se que a cidade virtual atue como interface de algumas aplicações desenvolvidas para as cidades inteligentes. Apenas para citar dois exemplos, destacam-se possíveis utilizações:

• Mapeamento de ruídos: visualização dos dados na cidade virtual sobre a intensidade sonora coletados por sensores no mundo real. Os dados podem ser visualizados na forma de “bolhas sonoras5”.

• Monitoração de veículos: sincronização das posições de veículos do mundo real com a cidade virtual, por exemplo, se um ônibus estiver passando em frente ao

shopping Estação, na cidade virtual também deverá ter um ônibus passando em

frente ao shopping Estação.

2. Cidade Digital: aplicações deste domínio têm o objetivo de aproximar a população da gestão pública e da própria cidade. Apenas para citar dois exemplos, destacam-se:

• Turismo virtual: possibilidade de explorar e conhecer melhor a cidade de Curitiba, tanto pela própria população local quanto por pessoas não residentes em Curitiba. 3Trazer benefícios, facilitar a vida das pessoas de alguma forma.

(22)

Ressalta-se que, para as possíveis implementações de aplicações, será necessária a concretização de parcerias com outras áreas de pesquisas e empresas públicas/privadas, como por exemplo, a prefeitura de Curitiba.

Outra característica importante da C-VP refere-se ao ambiente lúdico e colaborativo que a mesma pretende oferecer. Espera-se, por exemplo, usuários(as) utilizando o módulo de turismo virtual e outros utilizando o módulo de empreendedorismo6. Neste contexto, estarão

todos juntos em uma única plataforma possibilitando a interação entre eles, mesmo que estejam utilizando a cidade virtual com finalidades diferentes.

1.2 OBJETIVOS

Baseando-se na motivação apresentada na seção anterior, o objetivo geral deste trabalho éprojetar, desenvolver e avaliar um software de cidade virtual 3D, que representa uma parte da estrutura física da cidade de Curitiba/PR, na perspectiva de um jogo digital com o propósito de ser uma plataforma para execução de aplicações que trazem benefícios para a população. Ressalta-se que, esta plataforma computacional poderá ser utilizada simultaneamente por várias pessoas, tornando-se, assim, um ambiente colaborativo e interativo.

Com a finalidade de alcançar o objetivo geral proposto, os seguintes objetivos específicos foram traçados:

• Realizar uma busca bibliográfica a respeito de jogos digitais, cidades digitais, inteligentes e virtuais nas principais bibliotecas digitais e consolidar estas informações.

• Avaliar e definir uma ferramenta gratuita de modelagem 3D para a construção dos modelos tridimensionais que representam os elementos estruturais e dinâmicos (e.g. pessoas, prédios, ruas, semáforos e estações tubo) reais de Curitiba.

• Estudar e aplicar técnicas para obter as medidas reais dos elementos estruturais da cidade para que possam ser modelados com as mesmas proporções do mundo real.

(23)

arquitetura que suporte integrar e centralizar aplicações.

• Documentar as funcionalidades desenvolvidas através de diagramas UML.

• Avaliar o sistema qualitativa e quantitativamente.

• Divulgar os resultados em congressos especializados no tema “jogo digital”.

1.3 MÉTODO DE PESQUISA

A metodologia utilizada para realizar o levantamento bibliográfico é constituída por três fases: planejamento, execução e sumarização.

• Planejamento: nesta fase foi definida a fonte de pesquisa utilizada, o período a ser considerado e, por fim, as palavras chaves da pesquisa. Estas informações são descritas a seguir:

– Fonte de pesquisa: Google Scholar.

– Período: a partir de 2012.

– Palavras chaves: ilustrada na tabela 1.

Tema Palavra chaves

Cidade Inteligente “smart cities concepts”, “smart city concepts”

Cidade Digital “digital cities concepts”, “digital city concepts”, “city portal”, “city portals” Cidade Virtual “virtual city concept”, “virtual cities concept”, “virtual city models” Jogos digitais “game design”, “digital game”, “serious game”

Tabela 1 – Temas abordados nesta dissertação e suas respectivas palavras chaves. Fonte: Autoria própria.

• Execução: o objetivo desta fase foi selecionar os artigos para serem lidos na próxima fase. Observa-se que esta fase é composta por quatro subfases:

– Pesquisa: realizar a pesquisa utilizando-se os parâmetros da fase 1.

(24)

descartado.

A tabela 2 ilustra a fase de execução.

Tema Total de artigos Título Resumo Conclusão

Cidade Inteligente 392 102 33 19

Cidade Digital 391 70 23 7

Cidade Virtual 257 86 31 9

Jogos digitais 46.300 * * *

Tabela 2 – Processo de seleção de artigos na fase de execução. Fonte: Autoria própria.

Esta tabela pode ser lida da seguinte forma: foram encontrados um total de 392 artigos a partir de 2012 considerando as palavras chaves do tema cidade inteligente (“smart cities concepts”,“smart city concepts”). Destes 392, foram realizados 102 downloads considerando os títulos dos artigos. A partir da leitura do resumo dos 102 artigos, 33 foram mantidos e os restantes excluídos. Por fim, dos 33 artigos, 19 foram mantidos depois da leitura referente à conclusão. O mesmo raciocínio é aplicado para os temas cidade digital e cidade virtual.

Os artigos mencionados na coluna “conclusão” compõem a base para esta dissertação. É possível notar que, durante a leitura deste documento, artigos anteriores a 2012 (filtro de pesquisa da fase 1) foram referenciados. Isso ocorre porque os artigos selecionados fazem referências a artigos mais antigos, desta forma a leitura da fonte original também foi realizada quando se julgou relevante para este trabalho.

O tema jogo digital originou um alto volume de informações, mesmo aplicando-se refinamentos na pesquisa. Diante desta situação, uma nova estratégia foi utilizada. O autor desta dissertação procurou contato com diversos autores que tiveram seus trabalhos publicados na SBGames20157 com o objetivo de obter indicações sobre o tema jogo

digital. Esta ação resultou no envio de 141 e-mails para diversos autores(as), nos quais 103 foram respondidos. O que observa-se nas 103 respostas, são indicações de livros sobre jogos. Em uma das respostas obtidas, foi compartilhado uma pasta no Google Drive com 60 livros sobre jogos digitais. Desta forma, estes 60 livros foram o ponto

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relevantes sobre os temas abordados. A partir da sumarização, foi possível escrever os capítulos 2 e 3 deste documento.

Após a realização do levantamento bibliográfico, foram estabelecidas mais quatro etapas para a construção do projeto: modelagem gráfica, criação da base de dados, desenvolvimento de um servidor Web Services e finalmente, o desenvolvimento do jogo propriamente dito.

• Modelagem gráfica: definida a ferramenta (Blender 3D) utilizada para modelar o ambiente 3D juntamente com a definição do processo (dados do IPPUC - Instituto de Pesquisa Planejamento Urbano de Curitiba e medição a campo) para obter as medidas dos objetos do mundo real que deveriam ser modelados.

• Base de dados: definida a base de dados (SQLServer) utilizada, considerando que em projetos futuros espera-se trabalhar com grandes quantidades de informações.

• Web Services: definido o container de aplicação (Apache Tomcat) para prover interoperabilidade entre os componentes do projeto.

• Jogo: definido a engine de jogo (Unity 3D) para a criação de ambientes virtuais multijogadores.

1.4 ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO

Este documento possui, além desta introdução, mais cinco capítulos.

O capítulo 2 aborda conceitos básicos sobre cidades inteligentes, digitais e virtuais com o intuito de entender quais são as aplicações desenvolvidas nestas áreas. O capítulo 3

apresenta a fundamentação teórica sobre jogos digitais, reunindo os principais conceitos para uma melhor compreensão do tema. O capítulo 4detalha a proposta mencionada no objetivo geral deste capítulo, ilustrando todos os componentes envolvidos na proposta, tais como: modelagem gráfica, banco de dados, web services e a cidade virtual na perspectiva de um

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(27)

Este capítulo irá abordar conceitos e benefícios dos seguintes temas: cidades inteligentes, cidades digitais e cidades virtuais.

2.1 CIDADES INTELIGENTES

As Nações Unidas publicaram um relatório sobre a migração de pessoas das áreas rurais para as áreas urbanas. Este relatório mostra que, em 1950, 30% da população mundial vivia em áreas urbanas. Em 2014 este número subiu para 54% e em 2050 existe a previsão de que 66% da população mundial estará vivendo nas cidades (UNIDAS, 2014, p.1). Este cenário é ilustrado na Figura 2.

Figura 2 – Relação entre população mundial urbana e rural. Pela primeira vez na história, em 2007 a população urbana ultrapassou a população rural.

Fonte: Adaptado de Unidas (2014, p.7).

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que podem ser difíceis de serem solucionados (MONZON, 2015) (STIMMEL, 2016, p.4).

É necessário gerenciar as áreas urbanas para que suportem a competitividade econômica, reforcem a coesão social e utilizem os recursos naturais de forma consciente, garantindo, assim, uma melhoria na qualidade de vida da sua população (MONZON, 2015). Diante deste fato, muitos esforços e investimentos estão sendo realizados com o objetivo de alcançar um crescimento urbano inteligente (STIMMEL, 2016, p.4).

Com o desenvolvimento das tecnologias de informação e comunicação (TIC’s), surgiu o conceito de “cidades inteligentes” como uma solução para resolver problemas das áreas urbanas (CHUANTAO et al., 2015). A definição de cidades inteligentes é abrangente e considera diversos elementos, mas sempre é associada com a interconexão entre fatores humano-sociais com as TIC’s (CARAGLIU et al., 2015).

As cidades inteligentes são cidades inovadoras (BOUSKELA et al., 2016, p.16) que utilizam as TIC’s para tratar problemas sociais, econômicos, ambientais (TOWNSEND, 2013, p.15) e políticos (LAYNE; LEE, 2001). Desta forma, são capazes de promover o crescimento sustentável proporcionando uma melhor qualidade de vida aos seus habitantes e, ao mesmo tempo, asseguram que as necessidades das gerações atuais e futuras serão atendidas (GROUP, 2015).

De acordo com Giffinger et al. (2007, pp.11–12), as cidades inteligentes possuem seis características (pilares), cada qual envolvendo fatores específicos a serem alcançados (Figura 3).

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com outros mercados (MANVILLE et al., 2014, p.28).

O pilar “pessoas” aborda assuntos relacionados com o capital humano. Uma cidade inteligente proporciona a todas as pessoas (independentemente da sua idade, sexo, cultura ou condição social) acesso a educação para melhorar continuamente suas competências e as motiva a participar na co-criação da vida pública, além de permitir que as pessoas possam gerar e analisar dados da própria cidade para tomar decisões. (MANVILLE et al., 2014, p.28) (MONZON, 2015).

Por “governança“ entende-se que uma cidade inteligente deve funcionar de forma eficiente e eficaz como um único organismo. Neste sentido, a mesma deve ser integrada com organizações públicas, privadas e com a própria população permitindo transparência1na gestão

e tomada de decisões participativas por todos os envolvidos. As TIC’s permitem alcançar estas características através de processos inteligentes, criação de aplicativos e interoperabilidade2

(MANVILLE et al., 2014, p.28).

O pilar “mobilidade”, apoiado pelas TIC’s, trata questões sobre os sistemas integrados de transporte e logística sustentáveis, inclusivos e eficientes. A mobilidade inteligente deve priorizar alternativas de transporte (muitas vezes não motorizadas) que possuem baixa ou nenhuma emissão de gás poluente, além de utilizar e disponibilizar informações de tráfego para o público em tempo real para economizar tempo e custo e melhorar a eficiência de deslocamento (MANVILLE et al., 2014, p.28) (MONZON, 2015).

Assuntos relacionados ao pilar “ambiente” compreendem a utilização consciente dos recursos naturais com o objetivo de preservá-los para as futuras gerações. Uma cidade inteligente deve utilizar fontes de energia renováveis, medir, monitorar e controlar a poluição, usar de forma eficiente a água e energia, possuir coleta seletiva e gestão de resíduos (MANVILLE et al., 2014, p.28).

O último pilar, “vida”, está relacionado com os aspectos sobre a qualidade de vida das pessoas que pode ser melhorada com a utilização das TIC’s. Uma cidade inteligente deve possuir uma estrutura de apoio à vida cotidiana acessível a todos, tais como habitações de qualidade, instalações culturais, educacionais e turísticas. Além disso, deve ser um lugar

(30)

com o projeto IBM Smart Cities3, a Cisco com o projeto Smart+Connected Communities4e a

Microsoft com o projeto CityNext5.

De acordo com Bouskela et al. (2016, pp.53–54), compreender a tecnologia e suas possibilidades é um fator crucial para o sucesso das cidades inteligentes. O conjunto de tecnologias utilizado pode impactar o projeto se possuir alto custo e baixo retorno ou pode simplesmente tornar-se obsoleto e desta forma não atenderá mais aos anseios da população.

Do ponto de vista tecnológico, quatro componentes básicos são importantes em um projeto de cidade inteligente (BOUSKELA et al., 2016, pp.53–54):

• Infraestrutura de conectividade: estrutura física que permite fornecer internet de banda larga (fixa e/ou móvel) para compartilhar informações (receber e enviar dados).

• Sensores e dispositivos: equipamentos que captam sinais do ambiente e através da infraestrutura de conectividade enviam estes dados para os centros de controle das cidades. São utilizados em diversos cenários, tais como trânsito, segurança, atendimento ao público, situações de emergência e alerta a desastres naturais.

• Centros integrados de operação e controle: locais onde os dados enviados pelos sensores são processados e analisados através de computadores e softwares específicos. Estes centros compartilham os dados com a população, departamentos e instituições, além de serem capazes de controlar remotamente vários dispositivos como por exemplo, semáforos.

• Interfaces de comunicação: meio que permite o compartilhamento de dados e informações entre os envolvidos (população, instituições, centro de controle etc) com a cidade inteligente e promovem a gestão participativa e a transparência da estrutura pública. Os aplicativos móveis são bons exemplos de interfaces de comunicação.

É importante ressaltar que a tecnologia não é o fim e sim o meio para tornar a cidade realmente inteligente (FERNÁNDEZ-GUELL et al., 2016, p.93). O conceito de cidades

3https://www.ibm.com/smarterplanet/us/en/smarter_cities/overview/

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viver (BOUSKELA et al., 2016, p.140).

2.2 CIDADES DIGITAIS

Houve um grande avanço tecnológico na segunda metade dos anos 90, caracterizado pelo aumento na velocidade de transmissão de dados, rápida evolução de microprocessadores e poder computacional. Estes avanços permitiram a popularização da rede mundial de computadores (World Wide Web), que pode ser entendida como uma maneira de compartilhar

informações através da internet (AURIGI, 2016, Cap.1).

Com a popularização da internet, iniciativas surgiram com o objetivo de melhorar a qualidade de vida da população através da adoção de soluções inovadoras que resolvam os constantes desafios sociais, políticos e financeiros enfrentados pelas cidades (YASUOKA; ISHIDA; AURIGI, 2010) (REZENDE et al., 2014). Implantar soluções de governo eletrônico (e-Gov) é uma destas iniciativas e tem sido adotada por muitos países (BAILEY; NGWENYAMA, 2011). O objetivo das soluções e-Gov é oferecer serviços públicos de qualidade e disponibilizar informações para a população através de canais eletrônicos, como por exemplo, os portais web (WIRTZ; PIEHLER; DAISER, 2015). A adoção de soluções e-Gov altera completamente a forma de interação entre população e governo e cria um conceito conhecido como “Cidade Digital”, uma vez que permite a expansão da cidade para além dos seus domínios físicos (WIRTZ; PIEHLER; DAISER, 2015).

É possível encontrar na literatura um conceito mais amplo sobre cidade digital. De acordo com (YOVANOF; HAZAPIS, 2009), cidade digital é a união entre dois componentes: aplicações digitais e infraestrutura.

(32)

é tornar possível e sustentar a conectividade cibernética permitindo a existência das aplicações digitais, além de favorecer a inclusão digital6 (LAGUERRE, 2005, p.1)

(Ministério das Comunicações, 2014) (DUARTE et al., 2014).

De acordo com as informações descritas anteriormente, uma cidade digital pode ser representada conforme a Figura 4;

Figura 4 – Cidade digital.

Fonte: Autoria própria. Fundamentado em Laguerre (2005, p.1), GUERREIRO (2006), Yovanof e Hazapis (2009), Zhu et al. (2009), Ministério das Comunicações (2014), Duarte et al. (2014) e Wirtz e Kurtz (2016).

A cidade digital globaliza e diversifica os aspectos da ação social urbana uma vez que permite uma maior integração e comunicação, gerando novas lógicas transacionais que orientam sua ação e incorporam na paisagem social da cidade uma nova dimensão (digital) que conectam as práticas realizadas no mundo real no mundo digital (LAGUERRE, 2005, pp.2–8)

Sabendo-se dos benefícios proporcionados por uma cidade digital, em 2011, a Secretaria de Ciência e Tecnologia para Inclusão Social por meio do Ministério Brasileiro da Ciência, Tecnologia e Inovação divulgou um documento de referência para fomentar projetos referentes à implantação de cidades digitais (PROGRAMA, 2011).

Ainda, segundo o documento definido pela Secretaria de Ciência e Tecnologia, todos os projetos devem contemplar três aspectos:

1. Integração de iniciativas:

• Integrar redes físicas e lógicas de acesso à internet.

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• Apoiar iniciativas na implantação da infraestrutura de cidade digital nos municípios.

• Promover a redução de custos operacionais com utilização dos meios de comunicação através da internet.

• Viabilizar a implantação de sistemas referentes a governança municipal com baixo custo operacional, por meio do compartilhamento da infraestrutura de rede.

3. Difusão de conhecimentos, serviços e tecnologias:

• Apoiar projetos voltados para a ampliação do acesso da população às TIC’s, especialmente à internet banda larga.

• Difundir o conceito e aplicação de trabalhos em redes e comunidades virtuais de aprendizagem.

• Universalizar o acesso a informações e serviços públicos, por meio de soluções e-Gov, especialmente nas áreas sociais.

• Prover os equipamentos necessários à implantação da infraestrutura de uma cidade digital.

• Possibilitar a incorporação de novas tecnologias e serviços através do compartilhamento da infraestrutura de comunicação.

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Figura 5 – Cidades digitais brasileiras.

Fonte: A imagem do mapa foi copiada de PayPoster (2017). A quantidade de cidade digitais de cada estado foi extraída de Digital (2017a) e o total de cidades de cada estado foi retirado de IBGE (2017).

A legenda possui a mesma informação que o mapa, mas com os dados consolidados. Por exemplo, a região Sul possui um total de 497 cidades e destas, 405 são consideradas cidades digitais, neste contexto, afirma-se que o percentual de cidades digitais da região Sul corresponde a 34%. Nota-se ainda que esta é a região com o maior índice percentual de cidades digitais. Se considerar apenas a quantidade por região, o ranking de regiões com maior número de cidades digitais fica na seguinte ordem: sul (405), sudeste (300), nordeste (213), norte (133) e por último a região centro-oeste com um total de 79 cidades digitais. O Brasil possui um total de 5569 cidades e destas, apenas 1130 (20%) são ou estão no processo de se tornaram cidades digitais. Estes valores mostram o longo caminho que ainda existe para a digitalização do Brasil.

2.3 CIDADES VIRTUAIS

(35)

computação gráfica é amplamente utilizada em diferentes aplicações, tais como: realidade aumentada, sistemas para área de saúde, computação desktop, jogos 3D, tele-operação, computação ubíqua e mundos virtuais (LOMBARDO, 2014).

Os mundos virtuais executados em computadores começaram como mundos básicos orientados por texto, sem componentes 2D ou 3D, e já existem há quase 40 anos. Ao longo dos anos, estes mundos têm amadurecidos com o avanço tecnológico e ficam cada vez mais complexos à medida que os computadores aumentam o poder gráfico e de processamento. Os mundos virtuais estão se tornando a nova geração de conteúdos da Internet (CHEN; HUANG; LIN, 2009).

Mundo virtual 3D é uma representação digital do mundo real que permite a interação síncrona entre os usuários, considerando regras pré-estabelecidas implementadas (KLASTRUP, 2003). Na década de 90, a maioria dos mundos virtuais suportavam gráficos 2D ou 3D, além de centenas, até milhares de usuários simultâneos (CHEN; HUANG; LIN, 2009). Os mundos virtuais podem ser executados em rede ou em modo isolado. Os mundos virtuais 3D representam os(as) usuários(as) por meio de uma forma tridimensional, denominada avatar. Através do avatar, os(as) usuários(as) podem interagir com o mundo virtual, criando assim, uma “vida digital virtual” (SCHLEMMER; TREIN; OLIVEIRA, 2008).

Os(as) usuários(as) dos mundos virtuais representam um espectro transversal da sociedade com base na idade, profissão, estado civil, renda etc., e ao contrário dos estereótipos, muitos são inerentemente sociais por natureza e acreditam verdadeiramente no poder das mídias sociais que conectam as pessoas e melhoram a qualidade de vida destes usuários (MESA, 2009, p.19).

Os mundos virtuais possuem um elemento fundamental conhecido como “prim”. O prim é o bloco de construção básica composto por polígonos e possui um nome, uma descrição, um material e uma forma básica (e.g. quadrado, esfera e cilindro). Os mundos virtuais apresentam as seguintes vantagens: são mais baratos, seguros e flexíveis. Um ponto importante ao se desenvolverem mundos virtuais é a capacidade de trocar dados com outros sistemas, inclusive com o próprio mundo real. Apenas para citar um exemplo, a comunicação entre sistemas pode ocorrer através do protocolo HTTP7(TIBOLA; PEREIRA; TAROUCO, 2014).

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usuários online (SHEN; GUO; CHEN, 2016). Rico et al. (2011) ainda complementam mais quatro características primordiais (além de ser persistente) necessárias aos mundos virtuais. Estas características são:

• Persistência (o estado das variáveis do ambiente são mantidos mesmo se o(a) usuário(a) estiver offline).

• Acesso e disponibilidade 24 horas por dia, sete dias por semana.

• Permitir interações sociais.

• Senso de realismo.

• Possibilidade de interagir (e.g. ver, ouvir e tocar) com os objetos virtuais.

Na literatura, é possível encontrar diversos mundos virtuais na perspectiva de ferramenta educativa, como, por exemplo, o trabalho de Tibola, Pereira e Tarouco (2014). O trabalho mencionado propõe a criação de um mundo virtual 3D para apoiar o curso de engenharia e se baseia nas seguintes etapas: (1) estudar o aprendizado experimental, estilos de aprendizagem e aprendizagem significativa, (2) selecionar um domínio do curso de engenharia para ser modelado e ensinado no mundo virtual, (3) criar objetos de aprendizagem para o domínio selecionado, (4) unir os objetos de aprendizagem para formar um mundo virtual educacional; (5) identificar uma técnica de programação para a implementar sistemas multi-agentes, (6) projetar tutores inteligentes para guiar o(a) aluno(a), (7) disponibilizar um laboratório educacional para que os(as) alunos(as) e (8) buscar evidências do envolvimento e interação dos(as) alunos(as) nas atividades.

De acordo com De Freitas (2008), os mundos virtuais podem ser classificados em cinco categorias:

• Mundos de interpretação de personagens: mundos virtuais que fornecem potencial para ensinar habilidades de trabalho em equipe, habilidades de liderança e comunicação. Alguns exemplos de mundos virtuais de interpretação de personagens são: World of

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• Mundos de trabalho: estes mundos virtuais concentram-se nas comunicações corporativas e as instalações de suporte as empresas. Expandir o negócio é uma preocupação de toda empresa e, muitas vezes, os funcionários estão em locais de trabalhos independentes, sem acesso aos escritórios. Isto faz com que os mundos virtuais 3D se tornem uma alternativa virtual. Alguns exemplos de mundos virtuais para trabalho são: Project Wonderland e

IBM’s Metaverse.

• Mundos de treinamentos: são focados em profissões específicas e visam fornecer treinamento em situações que pode não ser possível de realizar no mundo real (formação médica) ou que é uma ameaça à vida (treinamento militar) ou têm muitos cenários possíveis ou resultados. Alguns exemplos de mundos virtuais de treinamento são:

Americ’s ArmyeOLIVE platform.

• Mundos espelhados: são literalmente mundos ou visualizações 3D que espelham o mundo físico. A integração de diferentes aplicações nestes mundos espelhados é facilitada pela interoperabilidade de sistemas, o que apresenta opções interessantes para educação e treinamento. Alguns exemplos de mundos virtuais espelhados são: Google Earth,Planet

EartheUnype.

De acordo com Hudson-Smith, Evans e Batty (2005) e Fominykh et al. (2010), os mundos virtuais também podem ser classificados como “Cidades Virtuais”. Enquanto os mundos virtuais concentram-se na colaboração entre pessoas geograficamente distribuídas, as cidades virtuais trazem também as questões regionais de volta para o mundo virtual (FOMINYKH et al., 2009).

Cidades virtuais são definidas como ambientes tridimensionais (3D) que recriam a estrutura espacial de uma cidade real ou fictícia no computador (DÖLLNER et al., 2005) (FOMINYKH et al., 2009). Na visão de Alatalo et al. (2016), o espelhamento de um espaço geográfico real em um ambiente 3D constitui um novo tipo de realidade conhecida como “realidade híbrida”. A Figura 6 ilustra dois exemplos de cidades virtuais com a descrição de seus respectivos propósitos.

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Figura 6 – A esquerda, uma cidade virtual histórica (Rome Reborna) com propósitos educacionais (FOMINYKH et al., 2009). A direita, uma cidade virtual fictícia (Virtual City Playground:

Building Tycoonb) com propósitos de entretenimento (GAMES, 2017).

Fonte: Imagem a esquerda copiada de Frischer (2017). Imagem a direita adaptada de Games (2017). ahttp://www.romereborn.virginia.edu

bhttps://www.g5e.com/games/virtual_city_playground_winstore

Existe um grade interesse na concepção de cidades virtuais com o objetivo final de gerar uma paisagem urbana virtual ou um ecossistema digital que possa ser usado para sintetizar, analisar e simular projetos em escala de uma cidade real (LIN; MANOCHA, 2010).

As cidades virtuais são consideradas ferramentas essenciais para visualizar informações espaciais urbanas complexas. A visualização imersiva proporcionada por uma cidade virtual oferece uma maneira intuitiva e eficaz na exploração e compreensão humana destes dados (ENGEL et al., 2012) nas quais muitas preocupações temáticas interagem entre si (GHAWANA; ZLATANOVA, 2013, p.218). Em particular, as cidades virtuais permitem representar condições passadas, atuais e futuras ou informações temáticas sobre economia, sociedade, transportes, cultura e política (DÖLLNER et al., 2005).

A utilização das cidade virtuais estão crescendo em número e extensão a cada ano, pois permitem o desenvolvimento de uma ampla gama de aplicações com diferentes propósitos (GHAWANA; ZLATANOVA, 2013, p.204). A tabela 3 ilustra alguns tipos de aplicações segundo seus respectivos autores.

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Empreendedorismo Lin e Manocha (2010), Hardin et al. (2013)

Entretenimento Dorsey e Rushmeier (2008), Fominykh et al. (2009), Pan et al. (2013)

Geolocalização Kolbe e Gröger (2003), Dorsey e Rushmeier (2008), Chen (2011), Biljecki et al. (2015)

Geovisualização Biljecki et al. (2015)

Gestão ambiental Chen (2011)

Gestão imobiliária Chen (2011)

Marketing Chen (2011)

Planejamento urbano Kolbe e Gröger (2003), Döllner et al. (2005), Dorsey e Rushmeier (2008),Lin e Manocha (2010) , Chen (2011), Biljecki et al. (2015)

Propagação de ruídos Biljecki et al. (2015) Simulação de crescimento

populacional Biljecki et al. (2015)

Simulação de desastres Kolbe e Gröger (2003), Dorsey e Rushmeier (2008), Lin e Manocha (2010), Chen (2011), Biljecki et al. (2015)

Simulação de tráfego Döllner et al. (2005)

Socialização Fominykh et al. (2009), Biljecki et al. (2015)

Telecomunicações Chen (2011)

Turismo virtual Döllner et al. (2005), Fominykh et al. (2009), Chen (2011), Pan et al. (2013)

Tabela 3 – Aplicações desenvolvidas utilizando cidades virtuais. Fonte: Adaptado dos autores citados na segunda coluna desta tabela.

Para Döllner et al. (2005), a modelagem de uma cidade virtual envolve três componentes básicos: construções, espaço ambiental e informação temática.

• Construções: principais objetos (e.g. casas e prédios) visuais que compõem as cidades virtuais. Dimensões como altura, comprimento e largura das construções podem ser adquiridas através de desenhos técnicos (plantas verticais e horizontais), medições, varredura a laser ou fotografias aéreas. As construções são decompostas em quatro elementos:

– Geometria: polígonos simples que representam a estrutura da construção.

– Telhado: elementos essenciais das construções.

– Aparência: pequenos detalhes, texturas e cores.

– Terreno: base da construção que deverá se encaixar em um terreno com aclives ou declives.

(40)

– População: pessoas, carros, animais etc.

• Informação temática: refere-se à “atmosfera” da cidade virtual e inclui:

– Informações sobre construções: uso industrial ou residencial, ano de construção, estado de restauração etc.

– Informações ambientais: poluição do ar, ruídos etc.

– Informações demográficas: idade, estruturas étnicas etc.

A modelagem da cidade virtual deve ser coerente com a natureza dinâmica e complexa das cidades reais e, ao mesmo tempo, permanecer compreensível e simples o suficiente para ser operacionalmente útil. Desta forma, será capaz de proporcionar uma melhor gestão das informações urbanas (BILLEN et al., 2014, p.72).

(41)

Este capítulo irá descrever conceitos relevantes para este trabalho em relação ao tema jogos digitais.

3.1 CONCEITOS: JOGOS E JOGOS DIGITAIS

Um dos pilares desta pesquisa refere-se a jogos digitais, mas antes de defini-los, é necessário entender primeiramente o conceito do termo “jogo”. As subseções 3.1.1 e 3.1.2 são dedicadas a discutir estes termos e esclarecer quais as definições serão adotadas neste documento.

3.1.1 DEFINIÇÃO DE JOGOS

Ao avaliar várias culturas do mundo desde a sua criação, é possível encontrar diversas definições para o termo “jogo”, englobando conceitos como trabalho, brincadeira, conflito, luta e, até mesmo, um significado erótico (HUIZINGA, 1949, pp.28–45).

Para Huizinga (1949, p.13), jogo é uma atividade voluntária não-séria composta por regras. Esta atividade é desligada de qualquer interesse material e ocorre dentro de um espaço1

previamente delimitado, podendo ser material ou imaginário. Esta atividade é capaz de capturar a atenção dos(as) jogadores(as) de maneira intensa, promovendo um sentimento de alegria e tensão.

Crawford (1984, pp.1–15) define jogo como um sistema fechado e formal que permite a interação dos(as) jogadores(as). Os jogos podem fornecer experiências psicológicas de perigos sem a execução real da atividade, promovendo assim, um modo seguro de experimentar a realidade. Além disso, apresentam conflitos e obstáculos que devem ser superados pelos(as)

(42)

vezes de forma complexa.

• Formal: quer dizer que possuem regras bem definidas.

• Fechado: trata-se de uma estrutura completa e auto-suficiente que não precisa de nenhuma referência externa para que o jogo prossiga. Ele é fechado porque as regras cobrem todas as contingências encontradas no jogo.

• Conflitos: impedem que os objetivos possam ser alcançados facilmente.

Salen e Zimmerman (2003, p.80) realizaram uma pesquisa levando em consideração oito autores e definem jogo como: um sistema composto por regras e resultado mensurável que envolve os(as) jogadores(as) em um conflito artificial.

De acordo com as descrições de Salen e Zimmerman (2003), observa-se que:

• Sistema: conjunto de partes que se inter-relacionam para formar algo mais complexo.

• Regras: fornecem uma estrutura na qual os jogos emergem, as mesmas delimitam o que os(as) jogadores(as) podem ou não fazer.

• Resultado mensurável: geralmente um(a) jogador(a) ganha ou perde. Este resultado é avaliado com algum sistema de pontuação numérica.

• Jogadores: pessoas que utilizam e interagem com o sistema do jogo.

• Conflito artificial: jogos representam uma disputa pelo “poder” em um mundo imaginário.

Na visão de Fullerton (2008, p.43), jogo é um sistema fechado, formal, que envolve os(as) jogadores(as) em conflitos estruturados. Estes conflitos serão resolvidos de diversas maneiras proporcionando resultados diferentes (incerto/imprevisto).

De acordo com as descrições de Fullerton (2008, pp.42–43) observa-se que:

(43)

real, permitindo ao(a) jogador(a) agir de forma diferente. Um(a) jogador(a) pode abater um amigo dentro de um jogo e quando os mesmos estiverem “fora dele”, nenhuma consequência real terá ocorrido.

• Conflitos: são projetados criando-se regras e procedimentos (maneira de agir). Os conflitos podem ser físicos (presença de água em um jogo de golfe) ou envolver habilidades mentais (enigma em um jogo de aventura). Também podem ser criados com a presença de oponentes.

• Resultado: será alcançado levando em conta a tomada de decisão dos(as) jogadores(as), isso faz com que o resultado final seja incerto, embora haja a certeza de um resultado (um vencedor ou um perdedor).

Schell (2015, pp.34–46) investigou a definição sobre jogos a partir de três autores e listou os seguintes aspectos presentes em jogos: possuem objetivos, oferecem situações de conflitos, permitem vencer ou perder, possuem desafios, podem criar seu próprio valor interno, envolvem o(a) jogador(a), são sistemas fechados e formais, oferecem interação. Ainda destaca que as pessoas jogam de forma voluntária e não por obrigação.

Com base nestes elementos, Schell (2015, p.46) define os jogos de uma forma simples: atividades para resolução de problemas que acontece a partir de uma perspectiva lúdica.

3.1.1.1 SÍNTESE DOS CONCEITOS SOBRE JOGOS

Para uma melhor análise, os principais conceitos sobre jogos citados na subseção 3.1.1 foram agrupados em 17 itens conforme apresentado na tabela 4. Esta tabela pode ser lida na horizontal (ex: o conceito “desafio”, último item da tabela, faz parte apenas da definição de Schell. Logo, está presente em 20% das definições considerando os cinco autores estudados) ou na vertical (ex: Huizinga considera que “regras”, “jogadores”, “fechado”, “atividade voluntária”, “sentimentos”, “não sério” e “sem interesse material” compõe o conceito de jogos).

(44)

Conflito 80%

Sistema ● ● ● ● 80%

Fechado ● ● ● ● 80%

Atividade voluntária ● ● 40%

Resultado variável ● ● 40%

Interação ● ● 40%

Sentimentos ● 20%

Objetivos ● ● 40%

Resultado mensurável ● 20%

Modo Seguro ● 20%

Não sério ● 20%

Sem interesse material ● 20%

Tomada de decisão ● 20%

Valor interno ● 20%

Desafio ● 20%

Tabela 4 – Comparação entre os conceitos de jogos segundo seus respectivos autores. Fonte: Autoria própria. Baseada nos conceitos de diversos autores conforme subseção 3.1.1.

Considerando os 17 conceitos estabelecidos, 12 (70,5%) foram citados por até 2 autores. Não há julgamento nesta pesquisa de certo ou errado, este número apenas demonstra a complexidade de definir o termo “jogo” aceito por todos.

Levando em consideração o estudo apresentado, o termo “jogo” (ilustrado na Figura 7) será considerado nesta pesquisa como: atividade composta por regras bem definidas e objetivos claros, capazes de envolver os(as) jogadores(as) na resolução de conflitos e que possui resultado variável e mensurável.

Onde:

• Atividade: uma ação voluntária, séria (e.g. um jogo profissional de vôlei) ou não (e.g. vôlei praticado nas escolas durante as aulas de educação física), com interesse material (e.g. grandes cassinos em Las Vegas) ou não (e.g. jogo de pôquer online, apenas para passar o tempo).

(45)

Figura 7 – Representação dos conceitos que compõem a definição do termo “jogo”.

Fonte: Autoria própria. Baseada nos conceitos apresentados que compõem a subseção 3.1.1.

• Objetivos: meta clara a ser alcançada.

• Envolver os(as) jogadores(as): usado no sentido amplo, significa dizer que une as pessoas em torno de um objetivo comum, propiciando engajamento, tomada de decisões e interação com outros(as) jogadores(as) ou com o próprio jogo.

• Resolução de conflitos: problemas e desafios que devem ser superados para atingir os objetivos.

• Resultado variável: trata-se de resultados incertos, que não se pode prever. Um jogo que antes de começar já se conhece o vencedor tem grandes chances de não atrair participantes.

• Resultado mensurável: métricas para chegar ao resultado final, como por exemplo, placar, pontos, tempo mais rápido, barra de progresso etc.

3.1.2 DEFINIÇÃO DE JOGOS DIGITAIS

Uma vez definido o conceito do termo “jogo”, será discutido nesta subseção o conceito de “jogo digital”.

(46)

videogames, computadores pessoais e dispositivos móveis. Estes jogos apresentam as seguintes características: (1) fornecem informações visuais digitais aos(as) jogadores(as), (2) recebem alguma entrada dos(as) jogadores(as), (3) processam as entradas de acordo com um conjunto de regras programadas e (4) alteram suas informações digitais.

De acordo com Kerr (2006, p.3), jogos digitais se referem a todos os jogos executados em fliperamas, computadores, consoles de jogo (PlayStation, XBox etc) e celulares.

Wolf (2007, pp.13–16) afirma que jogos digitais são sinônimos de videogames - jogos que são executados em consoles ou computadores. Afirma também que os jogos digitais contém quatro elementos: conflito, regras, destreza do(a) jogador(a) e resultado mensurável.

3.1.2.1 SÍNTESE DOS CONCEITOS SOBRE JOGOS DIGITAIS

Analisando as definições citadas anteriormente, jogos digitais serão considerados como: jogos que essencialmente necessitam de hardware e software para serem executados, ou seja, estão intrinsicamente ligados a um ambiente tecnológico. Os meios para executar os jogos digitais são: computadores pessoais, videogames (consoles de jogo), dispositivos portáteis e fliperamas.

Desta forma, unindo o conceito da subseção 3.1.1.1 com esta subseção, o termo “jogo digital” (ilustrado na Figura 8) será considerado nesta pesquisa como: atividade composta por regras bem definidas e objetivos claros, capazes de envolver os(as) jogadores(as) na resolução de conflitos e que possuem resultados variáveis e quantificáveis. Esta atividade será gerenciada por software e executada em hardware.

3.2 EVOLUÇÃO DOS JOGOS DIGITAIS

Antes de olhar para o futuro dos jogos digitais, é importante conhecer seu passado e entender como a indústria de jogos conseguiu se estabelecer (NOVAK, 2008, p.3).

A seguir, serão exibidos alguns eventos marcantes (Figura 9 à Figura 44) sobre a evolução dos jogos digitais. Não é objetivo desta pesquisa mostrar todos os eventos, uma vez

(47)

Figura 8 – Representação dos conceitos que compõe a definição do termo jogo digital.

Fonte: Autoria própria - baseado no estudo apresentado conforme subseção 3.1.1.1 e subseção 3.1.2.1.

que são quase sete décadas de história.

Figura 9 – Computador EDSAC.

(48)

Figura 10 – Tênis para dois.

Fonte: (STRONG, 2016). Imagem copiada de Wikipedia (2016b).

Figura 11 –Space War.

Fonte: (STRONG, 2016). Imagem copiada de Ito (2007).

Figura 12 – Ideia de Ralph Baer.

Fonte: (WOLF, 2007, p.XVII). Imagem copiada de Baer e Orbanes (1996).

Figura 13 –Pong, o primeiro fliperama.

(49)

Figura 14 – Atari, uma das indústrias que investiu no setor de fliperamas. Fonte: (WOLF, 2007, p.XVII). Imagem copiada de Wikipédia (2016).

Figura 15 – Primeiro jogo baseado em texto.

Fonte: (STRONG, 2016). Imagem como cortesia de Strong (2016).

Figura 16 – Empresas liberam seus consoles no mesmo ano que ocorre o primeirocrash da indústria de

jogos.

Fonte: (STRONG, 2016) e (WOLF, 2007, p.XVIII). Imagem como cortesia de Strong (2016).

Figura 17 –Space Invaders.

(50)

Figura 18 –Intellivision.

Fonte: (STRONG, 2016) e (WOLF, 2007, p.XVIII). Imagem como cortesia de Strong (2016).

Figura 19 –Pac-Man.

Fonte: (WOLF, 2007, p.XVIII) e (AUSTIN, 2017). Imagem como cortesia de Strong (2016).

Figura 20 –Donkey Kong.

Fonte: (WOLF, 2007, p.XVIII). Imagem copiada de Wikipedia (2016a).

Figura 21 –MULE.

(51)

Figura 22 –Tetris.

Fonte: (STRONG, 2016) e (AUSTIN, 2017). Imagem como cortesia de Strong (2016).

Figura 23 – NES - Nintendo Entertainment System, nova versão doFamicon.

Fonte: (STRONG, 2016) e (WOLF, 2007, p.XVIII). Imagem como cortesia de Strong (2016).

Figura 24 –The Legend of Zelda.

Fonte: (WOLF, 2007, p.XIX). Imagem como cortesia de Strong (2016).

Figura 25 – Nintendo Game Boy.

(52)

Figura 26 –Sonic.

Fonte: (STRONG, 2016) e (WOLF, 2007, p.XIX). Imagem como cortesia de Strong (2016).

Figura 27 –Mortal Kombat.

Fonte: (STRONG, 2016). Imagem como cortesia de Strong (2016).

Figura 28 –Warcraft: Orcs and Humans.

Fonte: (STRONG, 2016). Imagem como cortesia de Strong (2016).

Figura 29 – PlayStation.

Fonte: (STRONG, 2016). Imagem como cortesia de Strong (2016).

Figura 30 –Tomb Raider.

(53)

Figura 31 –The Legend of Zelda: Ocarina of Time.

Fonte: (STRONG, 2016) e (WOLF, 2007, p.XX). Imagem como cortesia de Strong (2016).

Figura 32 –The Sims.

Fonte: (STRONG, 2016) e (WOLF, 2007, p.XX). Imagem como cortesia de Strong (2016).

Figura 33 – Xbox.

Fonte: (STRONG, 2016). Imagem como cortesia de Strong (2016).

Figura 34 –Steam, uma ferramenta de gerenciamento de jogos criada pela Valve.

Fonte: (STRONG, 2016) e (WOLF, 2007, p.XX). Imagem como cortesia de Strong (2016).

Figura 35 – XBox 360.

(54)

Figura 36 – Nintendo Wii.

Fonte: (STRONG, 2016), (WOLF, 2007, p.XX) e e (AUSTIN, 2017). Imagem como cortesia de Strong (2016).

Figura 37 –World of Warcraft.

Fonte: (STRONG, 2016). Imagem como cortesia de Strong (2016).

Figura 38 –Angry Birds.

Fonte: (STRONG, 2016). Imagem como cortesia de Strong (2016).

Figura 39 –Minecraft.

Fonte: (STRONG, 2016) e (AUSTIN, 2017). Imagem como cortesia de Strong (2016).

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