Transformando o Design de Iluminação com Realidade Extendida

Essa revisão analisa como a tecnologia de Realidade Estendida (XR) pode ser usada para criar designs de Iluminação Inteligente em prédios. Iluminação inteligente é uma ideia nova que foi testada em vários espaços comerciais nos últimos dez anos. O objetivo é entender como a XR pode melhorar o design e o planejamento dos sistemas de iluminação em prédios inteligentes. Revisamos um total de 270 trabalhos de pesquisa de 1968 a 2023 para reunir informações.

Começamos discutindo a história do design de iluminação e os principais métodos de modelagem. Depois, explicamos como a simulação de iluminação se encaixa em ambientes inteligentes e na tecnologia XR. Por fim, discutimos as últimas tendências e desafios nesse campo.

#Contexto

Há mais de 500 anos, pesquisadores estudam como a luz afeta nossa visão. Figuras notáveis como Leonardo da Vinci e Antony van Leeuwenhoek fizeram contribuições significativas para nosso entendimento sobre luz. Nos últimos anos, houve um interesse crescente em como a luz pode nos afetar além da percepção visual, incluindo nosso humor e bem-estar. Iluminação centrada no ser humano é um termo que se refere à iluminação que considera tanto os efeitos visuais quanto não visuais, buscando melhorar nossa saúde física e mental.

À medida que a tecnologia avança, modelos e simulações melhores são necessários para entender como a luz afeta os ambientes. A XR é uma tecnologia que oferece novas maneiras de estudar os efeitos da iluminação. Esta revisão visa fornecer insights sobre abordagens tradicionais e modernas de simulação de iluminação que utilizam XR.

#Realidade Estendida (XR) e Ambientes Construídos Inteligentes (SBE)

XR inclui tecnologias como realidade virtual (VR), realidade aumentada (AR) e realidade mista (MR). Essas tecnologias misturam o mundo real com elementos digitais para criar experiências imersivas. No entanto, a forma como pesquisadores e profissionais usam esses termos pode levar a mal-entendidos.

Ambientes construídos inteligentes (SBE) são espaços que utilizam tecnologias avançadas como a Internet das Coisas (IoT) para melhorar o desempenho do edifício e o conforto do usuário. A XR pode contribuir significativamente para o design de iluminação nesses ambientes.

A iluminação desempenha um papel crucial em como os espaços são percebidos e usados. Ela afeta o consumo de energia, o conforto do usuário e até mesmo o bem-estar mental. Usando XR, arquitetos e designers podem criar simulações virtuais para testar diferentes designs de iluminação. Isso os ajuda a tomar melhores decisões, evitar erros e reduzir custos.

#Desafios no Design de Iluminação XR

Apesar de suas vantagens, usar XR para design de iluminação vem com desafios. Esses incluem os altos custos dos equipamentos XR, preocupações com a privacidade de dados e a falta de padrões e diretrizes claras para o uso de XR em prédios inteligentes. No entanto, os benefícios de usar XR incluem iterações de design mais rápidas, economia de custos e experiências melhoradas para os usuários.

Esta revisão pretende ser um recurso útil para aqueles interessados em usar XR para melhorar o design de iluminação em prédios inteligentes.

#Metodologia de Pesquisa

Uma revisão sistemática da literatura (SLR) ajuda a identificar, analisar e resumir pesquisas anteriores sobre um tópico específico. O objetivo é responder a perguntas de pesquisa específicas e identificar lacunas no conhecimento.

Focamos em como as tecnologias XR se aplicam ao design de iluminação inteligente e os fatores que afetam as experiências dos usuários em casas inteligentes. Para isso, seguimos a metodologia PRISMA, uma abordagem amplamente aceita para realizar revisões sistemáticas.

#Objetivos da Pesquisa

Os principais objetivos da pesquisa são:

1. Investigar tendências atuais em iluminação inteligente e ferramentas de simulação de iluminação.
2. Prever a aplicação atual de XR no design de iluminação inteligente.
3. Explorar como sistemas de iluminação inteligente podem melhorar o bem-estar e o conforto do usuário.

#Perguntas de Pesquisa

Queremos responder as seguintes perguntas de pesquisa:

1. Quais são os últimos desenvolvimentos em ferramentas de simulação de iluminação?
2. Como a tecnologia XR pode ser usada para modelar sistemas de iluminação em SBEs?
3. Quais são os efeitos psicológicos da iluminação no comportamento humano?

#Estratégia de Coleta de Dados

Para reunir estudos relevantes, usamos palavras-chave específicas relacionadas a ambientes construídos inteligentes, tecnologias XR e design de iluminação. Pesquisamos em várias bases de dados, incluindo a ACM Digital Library e IEEE Xplore.

Após coletar artigos potenciais, estabelecemos critérios de inclusão e exclusão para garantir que os estudos selecionados fossem relevantes e confiáveis.

#Estado Atual das Ferramentas de Simulação de Iluminação

O campo do design de iluminação inteligente está evoluindo rapidamente e é usado em setores como arquitetura e entretenimento. Diferente do design de iluminação tradicional, a iluminação inteligente oferece novas funcionalidades. Por exemplo, ela pode criar diferentes ambientes, aumentar a economia de energia e direcionar a luz para áreas movimentadas enquanto reduz a iluminação em zonas menos populosas.

A simulação de iluminação é um método complexo, mas benéfico para os designers. Ela permite comparações mais rápidas de vários cenários de iluminação sem usar modelos físicos. Exemplos de ferramentas de simulação comumente usadas incluem MATLAB, EnergyPlus e Radiance.

#Desenvolvimentos Históricos em Simulação de Iluminação

Os primeiros esforços em simulação de iluminação datam da década de 1970, quando métodos computacionais foram aplicados pela primeira vez. Com o passar dos anos, ferramentas e algoritmos foram desenvolvidos para melhorar a precisão das previsões de iluminação. Hoje, a simulação de iluminação é cada vez mais essencial para atender às novas normas de construção e certificações.

Os principais tipos de métodos de simulação de iluminação são:

• Cálculos diretos a partir das fontes de luz.
• Algoritmos dependentes da visão, como traçado de raios.
• Algoritmos dependentes de cena, que focam em atributos específicos da cena.

#Ferramentas para Simulação de Iluminação

Com base na nossa análise da literatura, uma variedade de ferramentas de simulação é usada para o design de iluminação:

• MATLAB: Amplamente usado para cálculos relacionados a sistemas de iluminação.
• EnergyPlus: Foca no consumo de energia em edifícios.
• Radiance: Conhecido por sua capacidade de simular efeitos da luz do dia natural.

Muitos estudos combinaram essas ferramentas para obter melhores resultados. Por exemplo, usar tanto EnergyPlus quanto Radiance oferece uma visão abrangente do uso de energia e do desempenho da iluminação.

#Ferramentas de Simulação Integrada

Ferramentas integradas estão se tornando mais populares. Por exemplo, estudos combinaram EnergyPlus com outras plataformas como MATLAB para aprimorar a análise da iluminação e do uso de energia. Essas ferramentas permitem que os designers considerem múltiplos aspectos dos ambientes construídos.

#Aplicações da Realidade Estendida no Design de Iluminação

#Usando XR em Iluminação Inteligente

As tecnologias XR oferecem oportunidades únicas para os designers de iluminação. Com a VR, os designers podem criar ambientes totalmente imersivos onde podem manipular as condições de iluminação. Isso permite ajustes e avaliações em tempo real com base no feedback dos usuários.

A AR tem sido usada para sobrepor designs de iluminação em configurações do mundo real. Isso pode ajudar arquitetos e designers de interiores a visualizar como suas escolhas de iluminação afetarão ambientes reais antes de fazer mudanças permanentes.

#Realidade Mista no Design de Iluminação

A realidade mista combina as tecnologias de AR e VR. Isso permite uma interação e engajamento maiores. Os designers podem observar como a iluminação interage com espaços físicos e usuários em tempo real.

#Efeitos da Iluminação no Comportamento Humano

A iluminação afeta significativamente as experiências humanas em vários ambientes. Pesquisas mostram que a luz impacta o humor, a saúde mental e o bem-estar geral. Aqui estão algumas áreas chave influenciadas pela iluminação:

#Humor e Emoções

A iluminação pode evocar sentimentos e respostas emocionais específicas. Por exemplo, luzes brilhantes e frias podem energizar um espaço, enquanto luzes quentes e baixas criam uma atmosfera calma. Alguns estudos se concentram em como a terapia de luz pode ajudar a melhorar o humor e aliviar condições como o transtorno afetivo sazonal (SAD).

#Desempenho e Produtividade

Estudos indicam que a iluminação adequada melhora o desempenho em tarefas. Níveis de luz mais altos frequentemente levam a uma melhor concentração e eficiência. Compreender a combinação certa de intensidade de luz e temperatura de cor pode ajudar a criar ambientes que aumentam a produtividade.

#Interações Sociais

Pesquisas mostraram que a iluminação pode influenciar as interações sociais. Por exemplo, espaços com pouca iluminação podem reduzir o contato visual e aumentar os tempos de conversa, enquanto ambientes bem iluminados promovem o engajamento.

#Percepção de Segurança

A iluminação desempenha um papel crucial em como as pessoas se sentem seguras em um espaço. Áreas bem iluminadas incentivam os indivíduos a navegar com confiança e estão associadas a taxas de criminalidade reduzidas. Compreender a dinâmica da luz em ambientes internos e externos pode melhorar as percepções de segurança.

#Conclusão

O estudo do design de iluminação está evoluindo, especialmente com a integração de tecnologias avançadas como a XR. Esta revisão sistemática destaca a importância de entender como a iluminação afeta as experiências dos usuários em prédios inteligentes. À medida que a tecnologia continua a se desenvolver, a necessidade de ferramentas e métodos de simulação confiáveis só aumentará.

As descobertas desta revisão visam inspirar mais pesquisa e exploração na interseção do design de iluminação e ambientes inteligentes. Ao abraçar essas inovações, podemos criar melhores espaços que atendam às diversas necessidades de todos os usuários.