Universidad de Granada  Máster en Desarrollo de Software       

            Trabajo Final de Máster   

REALIDAD VIRTUAL,  Estado del arte y análisis crítico            Realizado por:   Jacqueline Narcisa Mejía Luna          Director:   Juan Carlos Torres Cantero            Granada, Septiembre de 2012   

 

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            ¿Qué es real? ¿Cómo se define real? Si estamos hablando de lo que se puede escuchar, lo que se  puedes oler, saborear y sentir, entonces lo real son simplemente señales eléctricas interpretadas  por tu cerebro.     Morpheus (The Matrix) 

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  Índice de materias 

CONTENIDO 

Capítulo 1‐ Introducción al trabajo ......................................................................................................... 1  1.1 Motivación ........................................................................................................................................ 1  1.2 Objetivos ........................................................................................................................................... 1  1.3 Organización de la Memoria .......................................................................................................... 2    Capítulo 2‐ Introducción a la RV ............................................................................................................. 5  2.1 Antecedentes históricos .................................................................................................................. 6  2.1.1 Sensorama de Morton Heiling ................................................................................................ 6  2.1.2 El padre de la RV y su creación The Ultimate Display ........................................................ 7  2.1.3 Ivan Sutherland y su espada de Damocles ........................................................................... 7  2.1.4 Realidad Artificial y el Videoplace de Krueger .................................................................... 8  2.1.5 El casco y el guante ................................................................................................................... 9  2.1.6 La diversificación de la tecnología ....................................................................................... 10    Capítulo 3‐ Entendiendo la Realidad Virtual ...................................................................................... 13  3.1. RV como herramienta de Simulación ........................................................................................ 14  3.1.1 Modelado ................................................................................................................................. 14  3.1.2 Simulación ............................................................................................................................... 15  3.1.3 Fases de diseño de una simulación ...................................................................................... 17  3.1.4 Presentación e interacción con las simulaciones ................................................................ 18  3.2 Términos asociados a la RV .......................................................................................................... 19  3.3 Definiciones de RV de algunos expertos .................................................................................... 20  3.4 Como identificar la RV .................................................................................................................. 23  3.4.1 Interacción ............................................................................................................................... 24  3.4.2 Generación en tiempo real ..................................................................................................... 26  3.4.3 Inmersión y Presencia ............................................................................................................ 26  3.5 RV inmersiva vs. RV No‐Inmersiva ............................................................................................ 27  3.6 Clasificación de la Realidad Virtual. ........................................................................................... 28  3.6.1 RV de escritorio (Desktop systems or Window on a World, WoW ................................. 28  3.6.2 Realidad virtual en segunda persona .................................................................................. 28  3.6.3 Sistemas Inmersivos ............................................................................................................... 29  3.6.4 Televirtualidad ........................................................................................................................ 30  3.6.5 Sistemas de Realidad Mixta .................................................................................................. 30  3.6.6 Sistemas de Realidad Virtual en Pecera .............................................................................. 30  3.6.7 Sistemas de realidad virtual múltiples ................................................................................ 30  3.7 Mundos Virtuales .......................................................................................................................... 30  3.8 Problemas actuales de la Realidad Virtual ................................................................................. 32  3.8.1 Representación ........................................................................................................................ 32  3.8.2 Realimentación háptica .......................................................................................................... 33 

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Estado del Arte de la RV 

3.8.3 Demora en tiempo de respuesta ........................................................................................... 33  3.8.4 Ángulo de visión .................................................................................................................... 34  3.8.5 Malestar por uso prolongado ................................................................................................ 34    Capítulo 4 ‐ Arquitectura de una aplicación de realidad virtual ...................................................... 37  4.1 Bucle interactivo ............................................................................................................................ 38  4.2 Modelo desacoplado para aplicaciones de RV .......................................................................... 39    Capítulo 5 – Tecnologías usadas en la RV ............................................................................................ 41  5.1 Tecnología gráfica .......................................................................................................................... 42  5.2 Sistemas de posicionamiento espacial ........................................................................................ 44  5.2.1 Sist. posic. espacial: Sistemas manuales o de sobremesa .................................................. 46  5.2.2 Sist. posic. espacial: Sistemas de medio y largo alcance .................................................... 48  5.3 Sistemas de visualización ............................................................................................................. 57  5.3.1 Monitores ................................................................................................................................. 58  5.3.2 Proyección ............................................................................................................................... 58  5.3.3 El Cyberscope .......................................................................................................................... 61  5.3.4 Gafas de Visualización 3D ..................................................................................................... 61  5.3.5 Sistemas tipo mesa de trabajo o de dibujo .......................................................................... 65  5.3.6 Cascos de visualización ó HDM ........................................................................................... 66  5.3.7 Sistema ʺBoomʺ ....................................................................................................................... 71  5.3.8 Sistemas tipo ʺCAVEʺ ............................................................................................................ 72  5.3.9 Sistemas tipo domo y cúpula ................................................................................................ 75  5.3.10 Sistemas Cybersphere y Virtusphere ................................................................................. 77  5.4 Sistemas de audio .......................................................................................................................... 78  5.4.1 Audio generado ...................................................................................................................... 78  5.4.2 Audio captado ......................................................................................................................... 80  5.5 Sistemas sensores de articulaciones ............................................................................................ 80  5.5.1 Sist. sensores de articulaciones‐ Tecnología de Fibra Óptica ........................................... 81  5.5.2 Sist. sensores de articulaciones‐ Tecnología de Exoesqueleto .......................................... 81  5.5.3 Sist. sensores de articulaciones‐ Tecnología de elementos de Flexión ............................ 82  5.5.4 Sist. sensores de articulaciones‐ Tecnología prensil .......................................................... 82  5.6 Sistemas táctiles para RV .............................................................................................................. 83  5.6.1 Sistemas de Force Feedback o de respuesta de fuerza ...................................................... 83  5.6.2 Sistemas de sensaciones táctiles ........................................................................................... 87  5.7 Sistemas de refuerzo de situación y cinéticos ............................................................................ 90  5.7.1 Sistemas de refuerzo de situación y cinéticos ‐ Plataformas móviles .............................. 90  5.7.2 Sistemas de refuerzo de situación y cinéticos ‐ Sistemas motrices .................................. 91  5.8 Sistemas misceláneos para captar información ......................................................................... 92    Capítulo 6 – Software usado en el desarrollo de la RV ...................................................................... 93  6.1 Herramientas de programación ................................................................................................... 93  6.1.1 VRML (Virtual Reality Modeling Language) ..................................................................... 93  6.1.2 X3D ........................................................................................................................................... 94  6.2 Plataformas, Api, IDE de desarrollo para RV ............................................................................ 94  6.2.1 Plataformas, Api, IDE ‐ OpenGL (Open Graphics Library) .............................................. 96  6.2.2 Plataformas, Api, IDE – OpenSG .......................................................................................... 97  6.2.3 Plataformas, Api, IDE – OpenSceneGraph ......................................................................... 97  6.2.4 Plataformas, Api, IDE – OpenGL Performer ...................................................................... 97  6.2.5 Plataformas, Api, IDE – VRT de Superscape ...................................................................... 98  6.2.6 Plataformas, Api, IDE – Superscape SDK (Superscape Developers Kit) ........................ 98 

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Estado del Arte de la RV 

6.2.7 Plataformas, Api, IDE – VRJuggler ...................................................................................... 98  6.2.8 Plataformas, Api, IDE – Quest 3D ........................................................................................ 99  6.2.9 Plataformas, Api, IDE – VR4MAX ..................................................................................... 100  6.2.10 Plataformas, Api, IDE – 3DVIA Studio y 3DVIA Virtools VR Library  ...................... 101  6.2.11 Plataformas, Api, IDE – OpenSpace3D ............................................................................ 102  6.2.12 Plataformas, Api, IDE – NetJuggler ................................................................................. 103  6.2.13 Plataformas, Api, IDE – OpenMASK,  ............................................................................. 103  6.3 Frameworks para RV .................................................................................................................. 105  6.3.1 Frameworks ‐ Equalizer ....................................................................................................... 105  6.3.2 Frameworks ‐ Avango ......................................................................................................... 106  6.3.3 Frameworks – inVRs (interactive networked Virtual Reality system) .......................... 106  6.3.4 Frameworks – VR JuggLua ................................................................................................. 107  6.4 Sistema operativo ‐ Syzygy ........................................................................................................ 107  6.5 Bibliotecas ó Librerías de programación para RV ................................................................... 107  6.5.1 Bibliotecas ó Librerías de programación ‐ Java3D ........................................................... 108  6.5.2 Bibliotecas ó Librerías de programación ‐ MiddleVR for Unity .................................... 108  6.5.3 Bibliotecas ó Librerías de programación ‐ getReal3D ...................................................... 109  6.5.4 Bibliotecas ó Librerías de programación ‐ Direct3D ........................................................ 109  6.5.5 Bibliotecas ó Librerías de programación – Mesa 3D ........................................................ 110  6.5.6 Bibliotecas o Librerías de programación – CAVELib,  .................................................... 110  6.5.7 Bibliotecas ó Librerías de programación ‐ V‐Realm Builder  ......................................... 111  6.5.8 Bibliotecas ó Librerías de programación ‐ libGlass .......................................................... 111  6.5.9 Bibliotecas ó Librerías de programación ‐ OpenGL for Java (GL4Java) ....................... 112  6.5.10 Bibliotecas ó Librerías de programación ‐ Java bindings for Open GL (JOGL) ......... 112  6.5.11 Bibliotecas ó Librerías de programación ‐ Pets ............................................................... 112  6.5.12 Bibliotecas ó Librerías de programación ‐ Librerías de sonido .................................... 113  6.5.13 Bibliotecas ó Librerías de programación ‐ Librerías de dispositivos hápticos ........... 113  6.5.14 Bibliotecas ó Librerías de programación ‐ Software Libre para RV............................. 114  6.6 Aplicaciones para desarrollo de entornos en CAVE ............................................................... 115  6.6.1 Aplicaciones para desarrollo de CAVE ‐ Cave 5D 2.0 ..................................................... 115  6.6.2 Aplicaciones para desarrollo de CAVE – Cave5UT ......................................................... 116  6.6.3 Aplicaciones para desarrollo de CAVE ‐ 3DVisualizer ................................................... 117  6.6.4 Aplicaciones para desarrollo de CAVE ‐ LidarViewer, ................................................... 117  6.7 Herramientas de modelado ........................................................................................................ 118  6.8 Navegadores de VRML............................................................................................................... 120  6.9 Herramientas para edición estereoscópica ............................................................................... 121  6.9.1 Vegas Pro 11 .......................................................................................................................... 121  6.10 Falsas Tecnologías ..................................................................................................................... 122  6.11 Resumiendo las herramientas de desarrollo para la RV ...................................................... 122    Capítulo 7 – Aplicaciones e Investigaciones de la Realidad virtual ............................................... 125  7.1 Aplicaciones médicas de la RV .................................................................................................. 126  7.2 Aplicaciones en Rehabilitación de la RV .................................................................................. 127  7.3 Aplicaciones educativas de la RV .............................................................................................. 128  7.4 Aplicaciones de arte de la RV .................................................................................................... 128  7.5 Aplicaciones de entretenimiento de la RV ............................................................................... 129  7.6 Aplicaciones de uso militar de la RV ........................................................................................ 130  7.7 Nuevos caminos de las RV ......................................................................................................... 132  7.7.1 Industria Manufacturera ..................................................................................................... 132  7.7.2 Fabricación de Aeronaves ................................................................................................... 132  7.7.3 Robótica ................................................................................................................................. 132 

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Estado del Arte de la RV 

7.7.4 Oceanología ........................................................................................................................... 132  7.7.5 Satélites .................................................................................................................................. 133  7.7.6 Aplicaciones en la Ciencia e Ingeniería ............................................................................. 133  7.7.7 Química y Bioquímica .......................................................................................................... 133  7.7.8 Astronomía ............................................................................................................................ 134  7.7.9 Eléctrica y electrónica ........................................................................................................... 134  7.7.10 Turismo de Salón ................................................................................................................ 134    Capítulo 8 ‐ El mercado de la RV ........................................................................................................ 135  8.1 Análisis de Tendencia de Google (Google Trends) ................................................................. 135  8.1.1 A.T. de Google para la frase “Virtual Reality” ................................................................. 136  8.1.2 A.T. de Google de la frase “Realidad Virtual” en diversos idiomas ............................. 136  8.1.3 A.T. de Google de “Virtual Reality” comparado con temas relacionados .................... 137  8.1.4 A.T. de Google de otros tema de forma individual ......................................................... 138  8.1.5 A.T. de Google con librerías y motores gráficos para RV ............................................... 139    Capítulo 9 – Industria de la Realidad Virtual .................................................................................... 141  9.1 La Academia y la Realidad Virtual ........................................................................................... 144  9.2 Universidades y sus laboratorios de investigación en RV ..................................................... 145  9.3 Eventos realizados de RV ........................................................................................................... 146  9.4 Producción intelectual de RV con datos del ACM Simposio VRST ..................................... 147  9.5 Producción intelectual de RV con datos de CORDIS.............................................................. 149    Capítulo 10 ‐ Oportunidades para aplicar la RV en Ecuador y Latinoamérica............................. 153    Capítulo 11 ‐ Conclusiones ................................................................................................................... 157  Anexo 1 ‐ Listado de Mundos Virtuales en línea (MUVEs) ......................................................... 161  Anexo 2 – Comparativo de características y precios de componentes relacionados con RV .. 162  Anexo 3 – Eventos realizados sobre temas de Realidad Virtual ................................................. 165    BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................................... 167    Apéndice A: Historia de la Realidad Virtual y sus componentes  Apéndice B: La estereoscopía, historia y su aplicación en la RV  Apéndice C: Aplicaciones e Investigaciones de la RV    

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Estado del Arte de la RV 

Índice de figuras    Figura 1. Bosquejo y diseño final de máquina Sensorama ..................................................................................... 6  Figura 2. El Sketchpad de Ivan Sutherland .............................................................................................................. 7  Figura 3. Sword of Damocles ..................................................................................................................................... 7  Figura 4. Metaplay ...................................................................................................................................................... 8  Figura 5. Esquema de funcionamiento del Video Place de Myron Krueger ....................................................... 9  Figura 6. Experiencias realizadas en Video Place ................................................................................................... 9  Figura 7. El View de Nasa‐Ames, en prueba de campo para la telepresencia en Marte .................................. 10  Figura 8. Dataglove de VPL Research Inc. ............................................................................................................. 11  Figura 9. Máquina Virtuality ................................................................................................................................... 11  Figura 10. Consola Wii ............................................................................................................................................. 12  Figura 11. Característica principales de un Sistema de RV.................................................................................. 24  Figura 12. Mundos virtuales por sector de KZERO .............................................................................................. 32  Figura 13. Componentes clásicos de un sistema de RV según Burdea y Coiffet .............................................. 37  Figura 14. Bucle interactivo de la RV ...................................................................................................................... 39  Figura 15. Modelo de simulación desacoplado (Izq.) y Modelo VRID de Tanriverdi (Der.) .......................... 39  Figura 16. Sensores de posición del movimiento .................................................................................................. 46  Figura 17. Tracker ultrasónico de Logitech ............................................................................................................ 48  Figura 18. Cabina de captura (Izq.), Usuario insertado en el juego (Der.) ......................................................... 49  Figura 19. Usuario con marcadores de posicionamiento ..................................................................................... 49  Figura 20. Ascensión 3D Orientación TrakStar (Izq.). Polhemus Fastrack (Der.) ............................................. 50  Figura 21. Modelos de giroscopio ........................................................................................................................... 51  Figura 22. Traje Animazoo IGS‐190‐M (antes GypsyGyro‐18) ............................................................................ 51  Figura 23. Funcionamiento básico de los sensores de ultrasonido ..................................................................... 52  Figura 24. Airborne Ultrasound Tactile Display ................................................................................................... 53  Figura 25. Conjunto de transductores de ultrasonidos en el aire ....................................................................... 53  Figura 26. Sensor de mercurio ................................................................................................................................. 54  Figura 27. Acelerómetro de la empresa Crossbow Technology .......................................................................... 54  Figura 28. Sistemas Arttrack, TrackPack y Smarttrack ........................................................................................ 54  Figura 29. Sistemas Optitrack y la configuración de ubicación óptima ............................................................. 55  Figura 30. Consola y mando del Wii ...................................................................................................................... 55  Figura 31. Rastreadores de Posición Absoluta tridimensional ............................................................................ 56  Figura 32. Modelos de Monitores de Dimensión Technologies Inc. ................................................................... 58  Figura 33. Proyector LCD (Izq.). DLP de único chip (Cen.). Chip LCOS (Der.) ............................................... 59  Figura 34. Sistema On Axis (Izq.) y Sistema Off Axis (Der.) ............................................................................... 59  Figura 35. Productos comerciales de proyección .................................................................................................. 60  Figura 36. Pantallas para proyección de la empresa Cyviz ................................................................................. 61  Figura 37. Funcionamiento del Cyberscope .......................................................................................................... 61  Figura 38. Gafas de estéreo activo 3D de Samsung .............................................................................................. 62  Figura 39. Obturador alternado ............................................................................................................................... 62  Figura 40. Funcionamiento de los Anáglifos ......................................................................................................... 63  Figura 41. Sistemas de filtros de colores ................................................................................................................ 64  Figura 42. Gafas 3D polarizadas.............................................................................................................................. 64  Figura 43. Funcionamiento de gafas 3D polarizadas ............................................................................................ 65  Figura 44. Sistemas de mesa de trabajo, Responsive Workbench ....................................................................... 66  Figura 45. Sistemas de mesa de trabajo, Immersa Desk ....................................................................................... 66  Figura 46. Casco n Vision’s Datavisor HiRes (Izq.). Casco n Vision’s Datavisor NVG (Der.) ........................ 68  Figura 47. Cascos de visualización con tecnología de Cristal líquido ................................................................ 69  Figura 48. VRD, Virtual Retinal Display, 1991 ...................................................................................................... 70  Figura 49. Funcionamiento de la Tecnología de disco de filtro RGB.................................................................. 70  Figura 50. Casco Virtual Cocoon ............................................................................................................................. 71  Figura 51. BOOM, Binocular Omni‐Orientation Monitor .................................................................................... 71  Figura 52. Configuración del CAVE y Usuario interactuando en un CAVE ..................................................... 72  Figura 53. Imágenes i‐SPACE .................................................................................................................................. 73  Figura 54. Vista exterior de EVE (Izq.). Vista interior de EVE (Der.) ................................................................. 75 

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Estado del Arte de la RV 

Figura 55. Visionstation de la empresa Elumens .................................................................................................. 76  Figura 56. Figura: Ensphered grande interior (Izq.). Ensphered móvil para un usuario (Der) ...................... 76  Figura 57. Cybersphere de RV ................................................................................................................................. 77  Figura 58. Plataforma de locomoción de VirtusSphere ........................................................................................ 78  Figura 59. Audífonos convencionales ..................................................................................................................... 79  Figura 60. Audífonos Convolvotrón ....................................................................................................................... 79  Figura 61. Dataglove de VPL (Izq.). Datasuite de VPL (Der.). ............................................................................ 81  Figura 62. El Exos para mano (Izq.). Waldo de Exos (Der.) ................................................................................. 82  Figura 63. PinchGloves de Fakespace ..................................................................................................................... 83  Figura 64. Microsoft Sidewinder (Izq.) y Logitech Flight System G940 (Der.) .................................................. 84  Figura 65. Brazo de force feedback de la Universidad de North Carolina ........................................................ 84  Figura 66. El Phantom de SensAble Inc. ................................................................................................................. 85  Figura 67. Haptic Master is Desktop Force Display ............................................................................................. 85  Figura 68. Movimiento para formas humanoides, con un Exoesqueleto ........................................................... 86  Figura 69. Guante CyberTouch con tecnología táctil de Cyber Glove Systems ................................................ 88  Figura 70. El Interactor feedback vest de Aura Systems ...................................................................................... 88  Figura 71. Teletact I, II y Teletact Commander ..................................................................................................... 88  Figura 72. Termal feedback glove ........................................................................................................................... 89  Figura 73. El Exeter fingertip stimulator array ...................................................................................................... 89  Figura 74. Pantalla táctil de RV ............................................................................................................................... 90  Figura 75. Plataforma y Cabinas de situación y cinéticos .................................................................................... 91  Figura 76. Sistemas de refuerzo de situación motrices ......................................................................................... 92  Figura 77. Guante de color ....................................................................................................................................... 92  Figura 78. Metodología de diseño VRML efectivo ............................................................................................... 94  Figura 79. Esquema de aplicación OpenMASK .................................................................................................. 104  Figura 80. Pantalla de la CaveUT .......................................................................................................................... 116  Figura 81. Google Trends para “Virtual Reality” ................................................................................................ 136  Figura 82. Google Trends países de búsqueda de “Virtual Reality” ................................................................ 136  Figura 83. Google Trends para “Virtual Reality” y “Realidad Virtual” ........................................................... 137  Figura 84. Comparación de Virtual Reality (azul) con virtual online games (rojo) ........................................ 137  Figura 85. Comparación de Virtual Reality (azul) con Augmented Reality (rojo) ......................................... 137  Figura 86. Google Trends de temas relacionados ............................................................................................... 138  Figura 87. Crecimiento en el tamaño de la industria VR desde 1993 al 2005 .................................................. 141  Figura 88. Crecimiento del mercado de los gráficos desde 1974 al 2015. ......................................................... 142  Figura 89. Proyección de Total del Mercado H & S, de CG 2011 ‐ 2015 ........................................................... 142  Figura 90. Cuadro de universidades que dictan cursos de realidad virtual .................................................... 144  Figura 91. Cuadro de cursos de RV vs curso relacionados ................................................................................ 144  Figura 92. Laboratorio de RV................................................................................................................................. 145  Figura 93. Total de eventos de Realidad Virtual ................................................................................................. 146  Figura 94. Eventos de Realidad Virtual por Año ................................................................................................ 146  Figura 95. Distribución de paper escrito sobre RV en el VRST del ACM ........................................................ 147  Figura 96. Figura: Paper presentado en ACM VRST de América del Norte ................................................... 147  Figura 97. Paper presentado en ACM VRST de Asia ......................................................................................... 148  Figura 98. Paper presentado en ACM VRST de Europa .................................................................................... 148  Figura 99. Tipo de Instituciones que investigan en RV ...................................................................................... 149  Figura 100. Programas, Proyectos y Eventos en RV financiado por CORDIS ................................................. 150  Figura 101. Proyectos financiados de RV por año .............................................................................................. 150  Figura 102. Monto de financiamiento de los proyectos de RV por año ........................................................... 150  Figura 103. Estado de los Proyectos ...................................................................................................................... 151   

 

 

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Estado del Arte de la RV 

Índice de tablas    Tabla 1. Tipo de simulaciones por computador .................................................................................................... 16  Tabla 2. Elementos de una simulación por computador ...................................................................................... 17  Tabla 3. Aciertos y desaciertos en las definiciones de RV .................................................................................... 23  Tabla 4. Característica de las tarjetas gráficas 2D .................................................................................................. 42  Tabla 5. Característica de las tarjetas gráficas 3D .................................................................................................. 43  Tabla 6. Características de los sistemas de posicionamiento espacial ................................................................ 45  Tabla 7. Sistema de posicionamiento manual o de sobrem ................................................................................. 47  Tabla 8. Cuadro comparativo de Ventajas y Desventajas de las CAVE ............................................................. 75  Tabla 9. Guantes con tecnología de elementos de Flexión ................................................................................... 82  Tabla 10. Guantes con tecnología de exoesqueleto Cybergrasp y Cyberforce .................................................. 87  Tabla 11. Herramientas y facilidades de OpenSpace3D ..................................................................................... 103  Tabla 12. Software Libre para RV.......................................................................................................................... 115  Tabla 13. Navegadores de VRML ......................................................................................................................... 121  Tabla 14. Áreas de aplicaciones e Investigaciones en RV .................................................................................. 125 

   

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CAPÍTULO 1‐ INTRODUCCIÓN AL TRABAJO 

  Las  alteraciones  de  la  realidad  están  estrechamente  vinculadas  a  las  modificaciones  de  la  percepción, la realidad ha sido modificada por teóricos de los nuevos medios de comunicación,  artistas,  filósofos,  periodistas,  médicos,  tecnólogos,  otros;  y  se  la  bifurca  en  realidad  virtual,  realidad aumentada, realidad mixta, realidad simulada, realidad artificial, realidad en capas y  realidad mejorada.    Este  trabajo  queda  enmarcado  dentro  del  área  de  Realidad  Virtual,  entre  los  múltiples  conceptos  que  se  analizarán  más  adelante,  la  definiremos  ahora  como  “el  conjunto  de  herramientas y técnicas destinadas a la representación y manipulación de objetos con el fin de hacer creer  al usuario que está viviendo una realidad que no es una realidad”. Esta representación puede empezar  a partir de un objeto real o virtual, pero en cualquier caso permite obtener un modelo utilizando  una estructura de datos procesables por un computador.    Presenta  una  reseña  de  la  historia  que  rodea  el  desarrollo  de  los  sistemas  de  realidad  y  sus  componentes, así como también los avances realizados en esta temática en diversos campos de  esta  ciencia,  del  hardware  usado  como  los  dispositivos  manipuladores  hápticos  capaces  de  entregar estímulos sensoriales creíbles y lo visores 3D que sirven de ayuda a la interacción en  tiempo real de estas simulaciones visuales, software que se ha realizado, límites de la ciencia en  esta área, investigaciones importantes de algunos laboratorios de investigación.     

1.1 Motivación    Existen poca información ordenada y recopilada, que muestre los estándares inmersos en la RV,  sus actores, la relación de esta con las otras tecnologías, que presente los avances técnicos, que  publique estadística del sector, inversiones realizadas por universidades, organismos de apoyo  y  empresas  en  esta  área;  este  trabajo  pretende  solucionar  estos  problemas,  la  cual  por  su  naturaleza  de  la  investigación  será  un  trabajo  documental  de  textos  y  otras  fuentes  como  algunos repositorios científicos que existen en Internet. Será una investigación exploratoria de  fuentes primarias y secundarias; cuyo propósito será la comprensión de la RV y sus avances.      

1.2 Objetivos    La  Realidad  Virtual  (RV),  se  trata  de  una  tecnología  que  está  en  evolución,  las  definiciones  actuales  sobre  ella  debe  ser  consideradas  transitorias;  su  carácter  inmersivo  en  ambientes  participativos  artificiales  abarca  áreas  como:  la  simulación  por  computador,  ambiente  tridimensional,  gráfico,  sonidos  y  tacto;  con  el  cual  el  usuario  puede  interactuar,  lo  que  la  convierte en un área muy extensa y prometedora.   

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Estado del Arte de la RV 

  Por lo mencionado se plantea alcanzar los siguientes objetivos:     Investigar  y  describir  sobre  La  realidad  virtual  y  su  penetración  en  Europa,  Asia,  América Latina, Norte América, Centro América y África.   A  juicio  personal,  como  Ecuador  puede  abordar  la  realidad  virtual  y  proporcionar  aportes en diversos campos del saber.     

1.3 Organización de la Memoria    Se  ha  procurado  que  lo  descrito  aquí  sea  lo  más  extendido  y  referenciado  en  la  literatura  reciente, este documento presenta de forma concreta el trabajo realizado durante varios meses,  así como los resultados obtenidos y las correspondientes conclusiones.     El  Capítulo  2:  Introducción  a  la  RV;  presentan  la  historia  de  manera  resumida  y  la  diversificación de esta tecnología, ya que existe en el documento el apéndice A: Historia de la  Realidad Virtual y sus componentes, en donde se trata la historia de la RV de forma detallada.    El  Capítulo  3:  Entendiendo  la  RV;  expone  los  fundamentos  y  los  términos  asociados  a  esta  tecnología,  se  presentan  conceptos  y  puntos  de  vista  de  algunos  autores,  la  clasificación  que  ellos  dan  a  esta  tecnología  y  como  la  misma  se  sitúa  desde  un  punto  de  vista  conceptual,  audiovisual y tecnológico.    El  Capítulo  4:  Arquitectura  de  una  aplicación  de  realidad  virtual;  presenta  cuales  son  los  elementos  que  se  conjugan  en  la  RV,  presenta  una  propuesta  de  Sylvain  Jubertie  sobre  los  modelos desacoplados para desarrollar Software de RV.    EL  Capítulo  5:  Tecnologías  usadas  en  la  RV,  es  el  capítulo  más  amplio  ya  que  muestra  las  tecnologías que se usan en la RV, clasificadas en tecnología gráfica, sistemas de posicionamiento  espacial, Sistemas de Visualización, Sistemas de Audio, Sistemas de sensores de articulaciones,  Sistemas  táctiles  y  Sistemas  de  refuerzo  de  situación  y  cinéticos.  Al  final  del  documento  se  encuentra el apéndice B: La estereoscopía, historia y su aplicación en la RV, en donde se revisa  en  detalle  la  historia  de  los  sistemas  de  estereoscopía  muy  necesarios  para  llevar  a  cabo  simulaciones de inmersión en la RV.    El Capítulo 6: Software usado en el desarrollo de la RV, presenta las herramientas que se usan  para desarrollar las aplicaciones de RV, se las ha clasificado en herramientas de programación,  plataformas de desarrollo, librerías, entornos de desarrollo, herramientas de modelado, y otras  como las de rendering, interacción y simulación, permitiendo que el lector esté al tanto de cómo  funcionan.    El Capítulo 7: Aplicaciones e Investigaciones de la Realidad virtual, muestras de manera genera;  como  esta  tecnología  ha  ayudado  a  diversos  consorcios  como  médicos,  educadores,  artistas,  presentándolas las aplicaciones más trascendentales que han surgido. Al final del documento se  encuentra  el  apéndice  C:  Aplicaciones  e  Investigaciones  de  la  RV,  en  donde  se  detallan  otras  aplicaciones y cuáles son las organizaciones que han estado detrás de este desarrollo.    El  Capítulo  8:  El  mercado  de  la  RV,  muestra  las  tendencias  de  búsqueda  de  información,  es  decir  el  interés  mostrado  por  los  usuarios  según  los  datos  de  búsqueda  de  Google,  en  esta  temática.  

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Estado del Arte de la RV 

  El Capítulo 9: Industria de la Realidad Virtual, esta investigación no podría ser completa si no  se analizan los otros elementos del sector industrial de la RV y lo que representa el negocio de la  RV en la industria gráfica, datos de la academia sobre el apoyo brindado para dar a conocer esta  tecnología,  datos  de  laboratorios  que  investigan  esta  tecnología,  producción  intelectual  realizada  en  temáticas  de  RV,  eventos  que  se  han  realizado.  Para  elaborar  este  capítulo  se  ha  tomado datos primarios de diversas fuentes, se ha procedido a elaborar diversas Base de datos  con el de fin de obtener información relevante que se encuentra dispersa o no existe.    El  Capítulo  10:  Oportunidades  para  aplicar  la  RV  en  Ecuador  y  Latinoamérica,  presenta  el  sector del software en Latinoamérica y específicamente en Ecuador, y que coyuntura hay para  su aplicación.    El Capítulo 11: Conclusiones, resume las aportaciones de este trabajo, así como varias líneas de  investigación que quedan abiertas para trabajos posteriores.     Por  último,  en  el  Anexo  1,  se  encuentran  un  Listado  de  los  principales  Mundos  Virtuales  (MUVES’s) que se han desarrollado, algunos tienen roles preponderantes en la RV.  En el Anexo  2  se  encuentran  algunos  cuadros  comparativos  de  característica  y  precios  de  componentes  relacionados a la RV. Anexo 3 – Eventos realizados sobre temas de RV.     Cabe  destacar  que  los  objetivos  propuestos  en  este  trabajo  se  han  cumplido  en  el  plazo  de  tiempo  estimado.  Este  trabajo  ha  sido  a  la  vez  muy  extenuante  y  motivante,  a  lo  largo  del  mismo  se  me  presentaron  otras  interrogantes  que  podrían  ser  analizadas  en  trabajos  futuros  como: Diseño y desarrollo de avatares en primera persona para ser usados en RV, Desarrollo de  Software de RV son motores de juegos, Funcionamiento de la RV en programación con GPU de  forma  detallada,  Diseño  y  Desarrollo  de  Mundos  virtuales  (Muves’s)  con  herramientas  de  software  libre  y  comercial,  Desarrollo de  Software de  RV  para  otro  tipo  de  sectores  como  por  ejemplo el de Apoyo a la creación de nuevas empresas.     

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CAPÍTULO 2‐ INTRODUCCIÓN A LA RV 

  Los  cambios  tecnológicos  tienen  efectos  generales  sobre  la  economía  de  los  países,  reduce  los  costos de producción de bienes y prestación de servicios, es decir el cambio tecnológico permite  el consumo de una mayor cantidad de bienes y servicios, sin el uso de una mayor cantidad de  trabajo humano, capital físico o de recursos naturales. El cambio tecnológico es responsable de  la creación de nuevos y mejorados productos y servicios. El valor relativo de cualquier nuevo  producto  está  determinado  relativamente  por  cada  individuo,  pero  los  patrones  de  comportamiento  de  consumo  de  los  compradores  en  general  revelan  la  preferencia  de  estos  nuevos productos sobre sus predecesores.     Se espera que el cambio tecnológico continúe transformando muchos aspectos de la producción  económica,  la  distribución  y  el  consumo.  Incluyen,  por  ejemplo,  un  mayor  desarrollo  del  comercio por Internet (banca y operaciones al detalle), avances adicionales en la biotecnología  (ejemplo, diseño de nuevas medicinas), una mayor automatización de la producción (ejemplo,  sistemas avanzados de robótica), nuevas formas de entretenimiento familiar (ejemplo, discos de  vídeo  digitales  sistemas  de  entretenimiento),  y  nuevas  formas  de  llevar  a  cabo  investigación  científica en sí misma (ejemplo, creación de laboratorios virtuales).    Como  discerniremos  a  lo  largo  de  este  documento  los  investigadores  han  desarrollado  tecnologías  de  RV  en  cada  uno  de  los  sectores  mencionados,  afectando  de  esta  manera  el  mejoramiento de la economía de los países, a continuación se formularán una serie de conceptos  básicos que son los cimientos sobre qué es la Realidad Virtual y cómo se sitúa desde un punto  de vista tecnológico, audiovisual y conceptual.    La gráfica de una persona conectada por medio de cables a un computador mediante un gran  casco extraño, usando guantes cubiertos de cables, es la visión común sobre la Realidad Virtual  que  tienen  las  personas  que  no  están  inmersas  en  el  tema.  Ésta  es  una  forma  tergiversada  de  comunicación asociada a esta tecnología, desinformación causada por fantasías provenientes de  ciertas películas. La RV, ha llegado al usuario general como producto fantasioso y esto conlleva  una  gran  confusión,  la  cual  se  extiende  hasta  el  plano  de  la  terminología,  donde  se  usa  y  se  abusa del binomio “Realidad Virtual” para referirse a animaciones por computador, imágenes  fijas vectoriales y hasta se la ha llegado a confundir con el término de virtualidad.    Las  tecnologías  digitales  de  la  información  y  de  la  comunicación  forman  parte  de  nuestra  cotidianeidad  hasta  el  punto  en  que  llegan  a  pasarnos  inadvertidas,  al  analizar  el  siguiente  ejemplo, nos daremos cuenta de qué vivimos en un mundo en lo que lo físico se complementa,  se  superpone  y  hasta  se  confunde  con  lo  virtual.  Ejemplo,  Establecemos  conversaciones  por  teléfono  en  las  que  no  compartimos  un  espacio  físico  con  las  personas  que  nos  escuchan,  dejamos  que  nuestra  voz  sea  nuestra  presencia  en  algún  lugar,  mientras  nuestro  cuerpo  se  encuentra en otro distinto.    

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2.1 Antecedentes históricos    Una  de  las  ideas  básicas  detrás  de  la  RV  es  la  de  conseguir  llevar  la  “Interacción  Persona  Computador  (IPO)”  al  límite,  de  forma  que  esta  interacción  resulte  lo  más  cercana  a  la  comunicación humana, no obstante, empezaremos describiendo los antecedentes conceptuales  de la realidad virtual, los revisaremos de manera general los más relevantes, ya que se dedica  un apéndice del presente documento para tratar en detalle la historia, los actores involucrados y  la historia de estos componentes.    

2.1.1 Sensorama de Morton Heiling    Empezaremos por el ʺSensoramaʺ, presentado por Morton Heilig, en 1956 en los EE.UU., el cual  muestra  intentos  de  integrar  diversos  estímulos  en  un  único  sistema.  El  Sensorama  era  una  especie de cabina unipersonal, donde el espectador debía sentarse y dirigir la mirada a un visor  especial, parecido al periscopio de un submarino.     Heilig  simuló  una  serie  de  viajes  en  bicicleta,  motocicleta,  coche,  helicóptero.  El  viaje  en  motocicleta,  estimulaba  diversos  sentidos  humanos.  TACTO:  Mostraba  vibraciones  de  los  asientos,  baches  del  pavimento,  con  los  manillares  de  la  moto  simulaba  también  vibración,  el  viento  en  su  cara  (provenientes  de  ventiladores  estratégicamente  colocados).  OÍDO:  Sonidos  que imitan el motor de la moto, los sonidos de la ciudad, las voces de la gente que camina por  las  aceras,  banda  sonora.  OLFATO:  Olor  de  la  comida  al  pasar  frente  a  un  restaurante,  de  la  panadería  la  pizza,  el  tubo  de  escape.  VISTA:  Presentó  una  proyección  estereoscópica  que  abarcó la totalidad de su campo de visión, con escenas de la ciudad, vista de una bailarina del  vientre  (con  olor  a  perfume  barato).  Éste  es  uno  de  los  primeros  ejemplos  de  tecnología  inmersiva y multisensorial (ahora conocida como tecnología multimodal).   

Figura 1. Bosquejo y diseño final de máquina Sensorama Fuente: Web de Morton Heilig 

  Este  sistema  no  puede  considerarse  realidad  virtual  por  el  hecho  que  no  funcionaba  con  un  computador,  éste  era  un  sistema  totalmente  mecánico  basándose  en  pistas  de  códigos  que  se  grababan sobre la película, junto a la pista de sonido, no era interactivo, todo estaba prefijado  de antemano. No obstante, su objetivo multisensorial es interesante.     

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2.1.2 El padre de la RV y su creación The Ultimate Display    En  1965,  Ivan  Sutherland,  1965  establece  las  bases  de  un  sistema  multisensorial  basado  en  computador,  al  que  llamó  “Ultimate  Display”  (Interfaz  persona‐computador  óptimo),  previamente  había  creado  el  “Sketchpad”1,  el  cual  es  considerado  el  primer  sistema  de  interfaz  gráfico  por  lápiz óptico.   

 

 

Figura 2. El Sketchpad de Ivan Sutherland Fuente: Web del MIT 

  Lo  que  pretendía  Sutherland,  al  presentar  su  sistema  multisensorial  “Ultimate  Display”,  era  conseguir un  sistema  para  ganar familiaridad  con  conceptos  no realizables en  nuestro  mundo  físico, entender mejor estos conceptos y hacerlo de forma que facilitase el acceso de los usuarios  a  una  herramienta  tan  alejada  del  funcionamiento  humano  y  que  requería  de  unos  conocimientos tan específicos.    

2.1.3 Ivan Sutherland y su espada de Damocles    En 1968, tres años después de la descripción del “Ultimate Display”, Sutherland diseñó lo que se  puede  considerar  como  el  primer  casco  de  RV,  y  el  primer  sistema  de  detección  de  la  orientación del punto de vista del usuario, a este sistema lo llamó “Sword of Damocles” (Espada de  Damocles), por la forma, en que esta engancha por encima de la cabeza del usuario.   

  Figura 3. Sword of Damocles Fuente: Enciclopedia Británica 

  La Espada de Damocles, tenía un brazo mecánico pegado al techo, el cual sostenía un sistema  de visualización formado por dos pequeñas pantallas (CRT), con un soporte para ser ajustado a  la  cabeza  del  usuario.  Las  articulaciones  del  brazo  estaban  dotadas  de  potenciómetros  que  medían  los  cambios  de  orientación  de  la  cabeza  del  usuario.  Un  computador  generaba  pares  estereoscópicos  de  imágenes  de  objetos  en  tres  dimensiones  representados  en  formato  de                                                              1

 Sketchpad: Primer programa informático que permitía la manipulación directa de objetos gráficos.  

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retículas  mediante  una  proyección  en  perspectiva,  las  cuales  eran  enviadas  a  las  pantallas  del  sistema de visualización permitiendo al usuario ver los objetos.     Los movimientos del usuario, detectados por los sensores de las articulaciones del brazo, eran  enviados  al  computador  con  el  objetivo  de  modificar  la  orientación  del  punto  de  vista  dentro  del  entorno  geométrico  definido  por  los  objetos.  Esta  creación  de  Sutherland  anticipada  a  sus  tiempos hizo que esta tecnología se quede estancada por muchos años.   

2.1.4 Realidad Artificial y el Videoplace de Krueger    En 1969, Myron Krueger creó ambientes interactivos que permitían la participación del cuerpo  completo,  en  eventos  apoyados  por  computador.  Junto  a  Sandin,  Erdman  y  Venezky  crea  un  ambiente controlado por computador llamado ʺGlowflowʺ, éste era un cuarto oscuro con tubos  de  luz,  el  suelo  estaba  cubierto  de  sensores,  un  equipo  respondía  a  los  pasos  encendiendo  diferentes  tubos  o  cambiado  los  sonidos  generados  por  un  sintetizador.  Fue  un  éxito  visual,  pero no existía un diálogo entre el hombre y la máquina.    El  mismo  Krueger,  creo  en  1970  el  ʺMetaplayʺ,  en  este  incluyó  la  interacción  entre  los  participantes y el medio ambiente, Metaplay facilita una relación en tiempo real entre el artista  y el participante, la imagen de vídeo directo del espectador y la gráfica dibujada por un artista,  que estaba en otro edificio, se superponía en la pantalla. Básicamente, un artista observaba a los  participantes a  través  de  cámara  de  video  y  televisión.  Las  posibilidades  eran  casi infinitas: el  artista podría escribir palabras para comunicarse con los participantes, o dibujar alrededor de la  imagen del participante.    

Figura 4. Metaplay Fuente: Web de la era digital [thedigitalage.pbworks.com] 

  Después de varios experimentos en 1975 fue creado el VIDEOPLACE, el equipo tenía el control  de  la  relación  entre  la  imagen  del  participante  y  los  objetos  de  la  escena  gráfica.  Se  podría  coordinar  el  movimiento  de  un  objeto  gráfico  con  las  acciones  del  participante,  (KRUEGER,  1985), aprovechaba la captación de la silueta del usuario mediante una cámara de vídeo, para  hacer seguimiento de las extremidades y la cabeza como elementos de interacción.     El  proyecto  fue  financiado  por  las  Becas  del  Fondo  Nacional  de  las  Artes,  y  se  encuentra  en  exhibición permanente en el Museo Estatal de Historia Natural, ubicado en la Universidad de  Connecticut.   

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Figura 5. Esquema de funcionamiento del Video Place de Myron Krueger  Fuente: Web de Universitat Pompeu Fabra  

  En  la  figura  5,  “Esquema de funcionamiento del Video Place de Myron Krueger”  se  puede  observar  como  en  (1)  la  cámara  capta  la  imagen  del  usuario  (2)  un  computador  procesa  la  imagen  y  la  incorpora  en  un  entorno  digital  (3)  el  resultado  se  proyecta  sobre  una  pantalla  (4)  el  usuario  reacciona y vuelve a ser capturado por la cámara, cerrando así el ciclo.   

 

Figura 6. Experiencias realizadas en Video Place Fuente: Web de Universitat Pompeu Fabra  

 

  El Video Place está fundamentado en gráficos de computador en dos dimensiones, no obstante,  todos los científicos relacionados con la realidad virtual están de acuerdo en calificarlo como un  sistema  de  realidad  virtual.  Krueger  es  considerado  uno  de  los  investigadores  de  la  primera  generación  de  Realidad  virtual  y  Realidad  aumentada,  incluso  se  reconoce  a  la  Realidad  Artificial como un término acuñado por Krueger.     

2.1.5 El casco y el guante    Los años setenta sirvieron para desarrollar hardware específico como el guante de datos “Data  Glove” (1977), diseñado por Sandin, Sayre y DeFanti en la Universidad de Illinois en Chicago.  Junto a los primeros sensores de posicionamientos denominados “Polhemus”, en 1979, los cuales  estaban fundamentados en tecnología de campo magnético.     En el año 1985, NASA Ames utilizando algunos productos comerciales, perfecciona la primera  realidad sintetizada por computador, considerada como completa, de interacción con múltiples  estímulos. De entre sus características, disponía de:   

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     

Un casco VIVED,   Un  sistema  de  sonido  espacializado  tipo  Convolvotron2 de  la  empresa  Crystal  River  Engineering,   Sensores  magnéticos  de  posición  y  orientación  tipo  Polhemus  y  el  seguimiento  de  la  mano con guantes VPL DataGlove.   Un sistema de visualización de gráficos vectoriales de Evans & Sutherland,   Un equipo DEC PDP‐11/40, y   Software que escribió Michael McGreevy  

  Esta  primera  realidad  sintetizada  genera  y  mostraba  escenas  interactivas,  estereoscópicas  de  tráfico aéreo comercial en vuelo, en tres dimensiones.   

Figura 7. El View de Nasa‐Ames, en prueba de campo para la telepresencia en Marte  Fuente: Historia de la Nasa [history.nasa.gov] 

   

2.1.6 La diversificación de la tecnología    Jaron Lanier en 1989, acuña el término “Realidad Virtual”, obteniendo gran atención por parte de  la  prensa  y  los  medios  de  comunicación,  lo  que  permite  que  se  consolide  como  el  término  definitivo de esta tecnología.    Previamente  en  1985,  Jaron  Lanier  y  Thomas  Zimermann  habían  fundado  la  empresa  “VPL  Research  Inc.  (VPL  Inc.)”.  La  primera  empresa  dedicada  desarrollar,  fabricar  y  comercializar  interfaces  y  programas  destinados  a  las  nuevas  técnicas  de  simulación,  hasta  el  cierre  de  la  misma en 1992.     La  empresa VPL  Inc.,  comercializó inicialmente  el DataGlove3 y EyePhone4,  tres  años  después  inicia  la  comercialización  de  un  sistema  completo  para  la  creación  de  entornos  sintéticos  inmersivos, llamado “RB2 (Reality Built for Two)”, un año después presentó un traje de datos, el  DataSuit5    

                                                              Convolvotron: Sistema desarrollado para la NASA y fabricado por la empresa Crystal River Engineering, ofrece una forma  simple de usar HRTF (Head Related Transfer Function) para audio espacial. Consistente en dos motores de convolución. Las  salidas de los convolvers se la realiza a través de los amplificadores para auriculares que utiliza los usuarios.  3  DataGlove: Electroguante de entrada de datos, compuesto de un sistema de localización electromagnético, para que el  computador pudiera seguir la orientación y posición de la mano del usuario)  4  EyePhone: Casco de visualización estereoscópica con pantallas de cristal líquido  5  DataSuit: Dispositivo para todo el cuerpo basado en los principios del DataGlove.  2

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Figura 8. Dataglove de VPL Research Inc. Fuente: Web de Librería online Wiley  

  En  el  Dataglove,  los  sensores  de  fibra  óptica  permitieron  al  computador  medir  el  dedo  y  la  flexión  del  pulgar,  por  lo  tanto  la  interacción  era  posible  a  través  de  gestos.  Tenía  algunos  inconvenientes como la falta de retroalimentación táctil, la dificultad para ajustarse a diferentes  tamaños de mano, y el costo (miles de dólares).    Los  Periféricos  y  los  gráficos  3D  favorecieron  la  aparición  de  diversas  aplicaciones  de  la  realidad virtual. En 1991 la compañía W. Industries, desarrollaron los Virtuality, instalándolos  en  los  salones  recreativos  de  EE.UU.,  el  equipo  incluía  periféricos  e  interfaces  de  realidad  virtual, como cascos y gafas de visión. Estos primeros videojuegos recreativos con periféricos e  interfaces de realidad virtual como el Dactyl Nightmare abren las puertas de la tecnología de la  RV  al  gran  público.  En  este  mismo  periodo  de  tiempo  aparecerán  numerosos  modelos  simulando cabinas de vuelo o conducción.   

Figura 9. Máquina Virtuality Fuente: Web de SABIA (Sistemas Adaptativos y Bioinspirados en Inteligencia Artificial), Universidad de Coruña 

  En  1992,  Carolina  Cruz‐Neira  junto  con  sus  directores  de  tesis  doctoral,  Sandin  y  Thomas  DeFanti, del Laboratorio de Visualización Electrónica ( Electronic Visualization Lab, EVL) de la  Universidad de Illinois en Chicago, presentan el CAVE (Cave Automatic Virtual Environment). Es  como  una  habitación  de  gráficos  proyectados  desde  detrás  de  las  paredes  y  el  suelo,  este  sistema  de  inmersión  multiusuario  para  experiencias  de  realidad  virtual,  cambiaría  la  concepción de la realidad virtual y del uso del casco.    En  1995,  la  realidad  virtual  se  abre  a  Internet  con  el  VRML  1.0  (Virtual  Reality  Modeling  Language),  desarrollado  por  Mark  Pesce  y  Toni  Parisi  (informático  de  la  compañía  Silicon  Graphics). Este lenguaje permite incorporar modelos 3D al WWW, para que una persona pueda  verlos y analizarlos por todos sus costados a través de Internet. En 1996 el VRML 2.0, incorpora  interacción  manipulativa  y  contributiva;  y  comportamientos  a  los  modelos,  convirtiéndose  en  una potente herramienta de difusión de la realidad virtual por Internet. 

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  En  2003,  se  crea  el  mundo  virtual  en  3D  para  Internet,  llamado  Second  Life,  desarrollado  por  Linden  Lab.,  donde  por  medio  de  un  programa  de  computador,  los  usuarios  o  residentes,  pueden  moverse  por  el  mundo  virtual,  relacionarse  con  otros  participantes,  modificar  su  entorno y participar en su economía.     En  2006, la  empresa  Nintendo  lanza  la  consola  Nintendo  Wii  que  se  destaca por  el  uso  de  un  control inalámbrico que reconoce movimiento en 3 dimensiones, gracias a la combinación de un  sistema de acelerómetros y un detector infrarrojo.   

Figura 10. Consola Wii Fuente: Web de SABIA (Sistemas Adaptativos y Bioinspirados en Inteligencia Artificial), Universidad de Coruña 

  En 2007, sale al mercado Google Street View, la cual es una característica de Google Maps y de  Google Earth que proporciona panorámicas de las calles (360° de movimiento horizontal y 290°  de movimiento vertical), permitiendo a los usuarios ver partes de las ciudades seleccionadas y  sus áreas metropolitanas circundantes.    En  2010,  Microsoft  lanza  Kinect  para  Xbox  360,  este  controlador  de  juego  libre  y  entretenimiento,  creado  por  Alex  Kipman  y  desarrollado  por  Microsoft  para  la  videoconsola  Xbox 360, y en un futuro cercano para los computadores a través de Windows 8.3. Este mando  para videojuegos permite a los usuarios controlar e interactuar con la consola sin necesidad de  tener  contacto  físico  con  el  mando,  incluye  tecnología  de  captura  de  movimiento,  reconocimiento facial y reconocimiento de voz para interactuar con los videojuegos.    En 2011, se presenta al mercado la consola Nintendo 3DS, la cual incluye 6 tarjetas de Realidad  Aumentada para jugar diversos mini juegos.     En  el  2012,  Microsoft  presenta  al  mercado  la  Kinect  para  Windows,  junto  al  Software  Development Kit (SDK) para Windows, que permite hasta cuatro sensores Kinect conectado en  el  mismo  equipo,  mejorado  seguimiento  esquelético,  incluyendo  además  audio  y  ángulos  de  sonido de origen, modos de color, modos de profundidad, y los controles del motor.    En 2012, Shahram Izadi del equipo de Microsoft Research Cambridge, presentaron el KinÊtre,  es una herramienta para generar mallas y animar objetos en tiempo real, utiliza la tecnología de  seguimiento del esqueleto en el Kinect para Windows Software Development Kit (SDK) para la  entrada  de  datos,  este  proyecto  de  investigación  permitirá  hacer  la  animación  mucho  más  accesible, ya que actualmente se requiere un estudio completo de animadores CG para construir  estos efectos.     Con  la  Kinect  para  Xbox  360  y  ahora  para  Windows;  y  la  consola  Nintendo  Wii  ya  se  están  desarrollando  aplicaciones  de  RV.  De  esta  forma  se  ha  descrito  el  camino  que  ha  llevado  la  realidad virtual hasta la actualidad, para entender de dónde viene y qué se está gestando.   

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CAPÍTULO 3‐ ENTENDIENDO LA REALIDAD VIRTUAL 

En  el  diseño  de  aplicaciones  de  realidad  virtual  es  fundamental  el  diseño  de  interfaces,  la  interfaz es un concepto que ha ido variando a lo largo del tiempo, ha sido definida en abstracto  como  “la  zona  de  contacto  entre  dos  entidades”  (LAUREL,  1990).  Ejemplo:  una  puerta  y  una  persona; la interfaz sería “el pomo de la puerta”, que refleja las propiedades físicas de los que  interactúan, las funciones que se llevarán a cabo y el balance de poder y control.    Desde  el  punto  de  vista  de  las  aplicaciones  por  computador,  las  interfaces  son  “las  vías  de  comunicación  bidireccionales,  entre  el  usuario  y  la  experiencia  de  interacción,  que  permiten  percibir  e  incidir sobre la aplicación”.     Las fases de diseño de una interfaz se dividen en tres partes esenciales:   Decidir qué canales externos se comunicarán con los internos y en qué forma lo harán:  esto se conoce como MAPEO,   Establecer  los  elementos  que  actuarán  de  enlace  en  el  exterior  de  la  aplicación:  las  INTERFACES FÍSICAS ó INTERFACES DE HARDWARE,   Determinar  los  elementos  que  actuarán  de  enlace  en  el  interior  de  la  aplicación:  las  INTERFACES LÓGICAS ó INTERFACES DE SOFTWARE.    En la combinación ratón‐cursor en un entorno de ventanas cualquiera, la interfaz FÍSICA sería  el ratón, la interfaz LÓGICA sería el cursor y los MAPEOS la concordancia entre las unidades  de  movimiento  del  ratón  y  las  unidades  de  movimiento  del  cursor,  la  concordancia  entre  la  pulsación  de  un  botón  del  ratón  y  la  reacción  del  cursor  en  relación  a  esta  pulsación,  etc.  Pasaremos a revisemos en detalle cada una de estas partes:    Mapeo    La forma en que se acoplan los canales sensoriales del participante con las acciones de  control  y  estímulos  que  se  reciben  en  la  experiencia  de  interacción  es  el  Mapeo.  Estas  relaciones de tipo matemático permiten definir qué propiedad afectará a qué elemento  y en qué grado lo hará, en otras palabras, la relación de unidades de medida de algún  hecho  externo  con  las  unidades  de  medida  de  un  hecho  interno  de  la  aplicación  y  viceversa.  Esto  no  solo  define  cómo  el  entorno  reacciona  hacia  el  usuario,  sino  que  también modifica la percepción que el usuario tiene del entorno.    En una aplicación de simulación los mapeos intentan modelarse ó ajustarse a un tipo de  relación  “acción‐respuesta”.  Ejemplo:  Un  simulador  de  vuelo;  al  mover  el  volante  del  avión de derecha a izquierda se define un mapeo con respecto a la respuesta de vuelo,  en  otras  palabras,  modela  la  relación  mecánica  que  existe  entre  mover  el  volante  y  mover el timón de cola.     En el ejemplo, se debe modelar la relación entre la magnitud de rotación del volante y la  magnitud de rotación del avión, con la intención de que el efecto percibido por el piloto 

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sea  el  mismo  que  en  un  avión  físico;  y  así  el  aprendiz  de  piloto  pueda  aprender  correctamente  estas  relaciones  frente  a  sus  acciones.  Si  el  mapeo  no  se  ajusta  a  las  reacciones físicas, el alumno de piloto sería entrenado bajo unos parámetros inexactos,  lo que no le permitiría transferir exactamente el conocimiento adquirido en el simulador  al control del avión físico      Interfaz física    Las  interfaces  físicas  o  interfaces  de  hardware  son  la  zona  de  contacto  entre  dos  entidades: el usuario y el sistema informático.    Tenemos  las  interfaces  físicas  de  entrada  (periféricos  de  entrada),  se  definen  como  sistemas físicos que permiten medir ciertas propiedades ó señales que el usuario puede  emitir  y  las  canaliza  como  entradas  de  la  aplicación.  Las  interfaces  físicas  de  salida  (displays),  se  definen  como  sistemas  físicos  que  permiten  presentar  las  salidas  de  la  aplicación,  resultantes  de  la  interacción,  en  un  formato  especialmente  adaptado  para  que sean entendidas por los canales sensoriales del usuario.     En  el  caso  de  la  simulación  del  avión,  la  interfaz  física  de  entrada  es  el  volante,  mediante el cual se detectan las acciones que el aprendiz de piloto, desea ejercer sobre la  aplicación (avión virtual). Las interfaces de salida entre otras serían la pantalla sobre la  que  se  proyectan  las  imágenes  del  paisaje;  los  botones  que  marcan  el  horizonte,  la  altitud, la velocidad, etc.    Interfaz lógica    Una interfaz lógica es aquel  elemento  informático  que  da  referencia  directa al usuario  de las acciones que realiza con la interfaz física. Es decir, enlaza las entradas de datos  provenientes  de  la  interfaz  física  de  entrada,  realiza  las  acciones  correspondientes  dentro de la aplicación, según está definido por el mapeo, y se manifiesta a través de la  interfaz física de salida. En el caso de aplicaciones que usan guantes de datos, es común  utilizar manos virtuales como elemento de interacción interna a la aplicación.    

3.1. RV como herramienta de Simulación    Para  conocer  que  significa  la  realidad  virtual  aplicada  como  herramienta  de  simulación,  examinaremos  el  concepto  de  simulación,  que  ha  dado  origen  a  la  mayor  parte  de  las  tecnologías asociadas, a las aplicaciones y a algunos conceptos. La simulación por computador  es  “La  intersección  de  tres  herramientas  de  investigación  o  aproximaciones  analíticas:  modelado,  simulación de sistemas, y uso de un computador”. (WHICKER, SIGELMAN, 1991). Para entender en  qué consiste esta intersección revisemos cada uno de estos componentes.   

3.1.1 Modelado    En la simulación fuera del computador se requiere montar una réplica física de lo que se quiere  estudiar, lo que se conoce por maqueta, en simulaciones por computador es necesario definir un  modelo  a  partir  de  reglas  matemáticas  y/o  lógicas.  Un  modelo  de  simulación  obedece  a  la  similitud  con  un  fenómeno  determinado,  la  similitud  del  modelo  respecto  al  fenómeno  de  origen se clasifica en:   

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

Similitud  física:  Se  la  asocia  cuando  se  habla  de  simulación  en  general  y  específicamente en RV aplicada a la simulación. Comprende diversas componentes de  similitud: visual, sonora, mecánica, química, táctil, etc. 



Similitud  probabilística: Hace referencia a las  propiedades funcionales del  fenómeno  de  origen,  utilizando  análisis  de  probabilidad  se  determina  la  posibilidad  con  que  un  fenómeno determinado se presente.  



Similitud  conceptual:  Hace  referencia  a  las  estructuras  internas  del  fenómeno  de  estudio y a como están organizadas. Las siguientes propiedades de similitud conceptual  se pueden definir: asociativa, por analogía, estructural, etc. 

 

 

  El  concepto  de  modelo  y  simulación,  a  menudo  se  tiende  a  confundir,  “Un  modelo  es  una  representación de la estructura a simular”. En otras palabras, un modelo es una “Definición estática  que  define  estructuras,  parámetros  y  funciones  (o  algoritmos)”  y  una  simulación  “Es  una  representación de la estructura en acción”. (WHICKER, SIGELMAN, 1991).    Existen  diversas  clasificaciones  de  modelos,  revisemos  la  clasificación  formal  de  modelos  (WHICKER, SIGELMAN, 1991):     Modelos  físicos:  Son  aquellos  que  pretenden  ser  una  réplica  física  del  sistema  estudiado.  Por  ejemplo:  un  túnel  de  viento,  el  cual  puede  ser  construido  tanto  físicamente como mediante una aplicación de realidad virtual. En los dos casos, son un  modelo de un mismo fenómeno de estudio; los dos representan la dinámica de fluidos  del aire.     Modelos  esquemáticos: Son aquellos que presentan ciertas características del sistema.  Por  ejemplo:  el  plano  de  un  edificio,  donde  se  está  perdiendo  cierta  información  volumétrica,  de  materiales,  etc.,  pero  en  cambio  nos  aporta  una  información  de  organización espacial.     Modelos simbólicos: Son aquellos que codifican mediante algún lenguaje matemático o  informático  las  características  del  sistema.  Por  ejemplo,  unas  fórmulas  de  comportamiento  económico,  donde  el  fenómeno  de  origen  no  tiene  unas  propiedades  físicas, sino que es fruto de una organización social.   

3.1.2 Simulación     La simulación es el proceso de diseñar un modelo de un sistema y llevar a término experiencias  con  él,  con  el  objetivo  de  comprender  el  comportamiento  del  sistema  o  evaluar  nuevas  estrategias para el funcionamiento del mismo. Los tipos generales de simulación que se definen  habitualmente son:     Persona ‐ Persona: Simulaciones de tipo social en las que se estudian las reacciones de  personas  ó  colectivos.  Por  ejemplo:  entrenamiento  de  entrevistas  de  trabajo,  dos  personas en papeles de entrevistador y entrevistado, que luego intercambian roles.     De  sistema: Simulaciones  donde  se  reproduce físicamente un sistema:  físico,  químico,  biológico, etc., bajo ciertas condiciones controladas. Ejemplo, una reacción química de la  naturaleza controlada en situación de laboratorio.   

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

Persona  ‐  Computador:  Simulaciones  donde  la  persona  responde  a  unas  cuestiones  planteadas  por  el  computador.  Por  ejemplo,  entrenamiento  mediante  juegos  de  estrategia financiera, simuladores de vuelo, etc. 



Por computador: A partir de una entrada, un programa la transforma obteniendo una  salida,  sin  interacción.  Usualmente  responden  a  sistemas  estocásticos,  es  decir,  fundamentados en probabilidades. 

 

  Por ende solo en las simulaciones de Persona‐Computador y en las simulaciones Por computador se  pueden utilizar tecnologías de Realidad Virtual.   

3.1.2.1 Simulación Por computador    La  simulación  por  computador,  intenta  responder  las  preguntas:  ¿Puede  esto  funcionar?,  ¿Qué  pasa si...?, ¿Se podría estudiar?, ¿Qué parámetros pueden variar en el sistema actual para conseguir los  objetivos planteados?     Una simulación por computador ofrece las siguientes ventajas (MCHANEY, 1991):   Se  lo  puede  utilizar  cuando  no  es  práctico  experimentar  con  el  sistema  real  en  su  entorno natural, ya sea por cuestiones de seguridad, de tamaño, de tiempo, etc.   La simulación es el único medio que permite investigar las características de diseño de  un sistema determinado, es decir, que permite descomponerlo y analizarlo por partes.   Se  lo  puede  aplicar  cuando  no  existen  técnicas  matemáticas  ó  analíticas  para  el  problema investigado. Debido a esto se experimentan nuevas técnicas, algoritmos, etc.   Se lo puede utilizar cuando se evalúa un sistema utilizando medidas estadísticas.   Se lo puede utilizar cuando es necesario simular un período muy largo de tiempo, de  forma comprimida, o viceversa.    En este proceso también aparecen desventajas, las más importantes son:   El desarrollo de la simulación por computador es complejo, caro y lento.   El modelado da resultados aproximados, hay que considerar que nunca se podrá tener  el modelo perfecto y que nunca se debe confundir el modelo con el fenómeno original.    Recordemos que en la simulación por computador no interviene la interacción de una persona,  se  define  el  estado  inicial  y  a  partir  de  unos  algoritmos  se  les  hace  evolucionar  durante  un  tiempo determinado. Se las puede clasificar (MCHANEY, 1991):    TIPO MONTE CARLO 

SIMULACIONES CONTINUAS POR EVENTOS DISCRETOS Se basa en la teoría de colas. Se  Sistemas modelados por ecuaciones  Se fundamentan en la aleatoriedad y  caracterizan por el paso de bloques  diferenciales o algebraicas que  la probabilidad, no interviene el  de tiempo y se puntúan eventos que  dependen del paso del tiempo de  tiempo.   cambian el estado del sistema.   forma continua.     Ejemplo: Estudio de simulación de    Ejemplo: juegos con cartas “el  un peaje, las colas que genera, los  Ejemplo: Sistemas de simulación  solitario”, existen los que se pueden  Depredador‐Presa, simulado por las  horarios asociados a las colas,  y los que no se pueden resolver.  factores que afectan, etc.  ecuaciones de Lotka y Volterra.  Tabla 1. Tipo de simulaciones por computador

  Los tres tipos de simulación por computador se apoyan sobre una gran base teórica, estadística  y matemática; tienen una larga tradición, disponen de herramientas de análisis muy potentes; y  se benefician enormemente de la capacidad de cálculo de los computadores.   

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Los  elementos  esenciales  que  componen  una  simulación  por  computador  son  asunciones,  parámetros, entradas, algoritmos y salidas (WHICKER, SIGELMAN, 1991.    Asunciones  Conjunto de  hipótesis sobre las  que se fundamentan  todos los  razonamientos que  hacen referencia al  fenómeno de estudio  y que constituyen el  esqueleto del modelo 

Parámetros o valores fijos  Variables de control,  se mantienen fijas  con el propósito de  observar cómo las  variables  independientes  (entradas) afectan las  variables  dependientes  (salidas). 

Entradas o variables independientes  Valores ingresados a  la simulación al  iniciarse el proceso.  Corresponden a  factores que  afectaran a las  variables  dependientes  (salidas).   

Algoritmos 

Convierten las  entradas en salidas  de acuerdo con  reglas de decisión  que se han  especificado.  Dan operatividad a  la estructura del  modelo y los  procesos  involucrados en el  fenómeno de estudio.  Tabla 2. Elementos de una simulación por computador

Salidas o variables dependientes  Las salidas son  calculadas a partir de  los algoritmos que  procesan las  variables  independientes  (entradas) y sin  ningún tipo de  intervención externa  a lo largo del  proceso. Interés de la  simulación.  

   

3.1.2.2 Simulación Persona‐Computador    En este tipo de simulaciones, el computador sitúa a la persona dentro de un contexto concreto y  esta  debe  ir  respondiendo  y  reaccionando  para  poder  alcanzar  un  aprendizaje  del  tema,  una  habilidad  manipulativa,  un  entrenamiento  físico  y/o  cognitivo,  etc.  (WHICKER,  SIGELMAN,  1991) . Las simulaciones persona‐computador acostumbran a desarrollarse en un entorno y con  ayuda de diversas ramas de la informática y la ciencia como la IA, RV, psicología, etc.    Siempre  van  encaminadas  al  entrenamiento  y  prácticas  de  operarios,  técnicos,  pilotos,  etc.,  debido a las grandes prestaciones como herramienta, existe en este documento un capítulo en  donde se dan ejemplos de las Aplicaciones este tipo de simulaciones en relación con la RV, así  como también un Apéndice del documento en donde encontrará algunos ejemplos detallados.   

3.1.3 Fases de diseño de una simulación    La realidad virtual tiene un papel muy importante, no solo en la simulación en sí misma, sino  también  en  la  interpretación  de  los  resultados.  Las  fases  principales  de  diseño  de  una  simulación son (SHANNON 1975):    1. Definición  del  sistema:  Determinación  de  fronteras,  restricciones  y  variables  que  definen el sistema a ser modelado. Concreción del problema a estudiar.  2. Formulación  del  modelo:  Abstracción  del  sistema  de  fenómeno  de  estudio  a  un  diagrama de flujo, que recoja el flujo de información, las estructuras condicionales, los  cálculos básicos, etc.  3. Preparación  de  los  datos:  Identificación  de  los  datos  requeridos  por  el  modelo  como:  tipos de datos, valores iniciales de variables clave, etc.  4. Traslación del modelo: Programación propiamente dicha (generación de código).  5. Validación:  Comprobación  de  que  el  modelo  funciona.  Se  comparan  los  resultados  obtenidos  en  la  simulación  con  los  resultados  obtenidos  del  sistema  fenómeno  de  estudio. Esto no es factible en simulaciones de sistemas aún no existentes.  6. Planificación estratégica: Se diseña un experimento para poder obtener la información  deseada,  que  supuestamente  dará  las  claves  para  la  comprensión  del  fenómeno  de  estudio. 

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Planificación  táctica:  Se  diseñan  ejecuciones  concretas  del  experimento.  Se  preparan  diversos conjuntos de variables independientes (entradas) sobre un mismo modelo para  obtener distintos conjuntos de variables dependientes (salidas).  8. Experimentación: Ejecución de los diversos pases por el experimento para obtener unos  resultados concretos. Se hacen experimentos de sensibilidad ajustando los parámetros.  9. Interpretación:  Es  necesario  diseñar  formas  y  estrategias  para  poder  interpretar  y  comprender los resultados.  10. Implementación: Llevar a cabo lo que se ha probado con la simulación.  11. Documentación:  Ayuda  a  facilitar  el  replicado  de  las  experimentos  realizados  y  la  extensión del modelo y el sistema.     

3.1.4 Presentación e interacción con las simulaciones    La  forma  en  que  se  presentan  los  datos  y  procesos  de  una  simulación,  la  forma  en  que  se  interactúa  con  una  simulación,  son  de  gran  importancia,  tanto  por  la  posibilidad  de  gestionar  grandes  cantidades  de  datos  de  forma  compacta,  como  por  la  comprensión  de  lo  que  está  sucediendo en cada momento.     Las  dificultades  que  se  presentan  en  estos  procesos  son:  dificultad  de  seguimiento  e  interpretación  de  una  simulación,  gran  cantidad  de  parámetros  y  variables,  gran  cantidad  de  datos de salida (resultados), datos abstractos que no pueden ser interpretados directamente, e,  interacción  compleja  con  el  sistema.  Con  el  propósito  de  superar  estas  dificultades  se  han  desarrollado diversas técnicas de presentación e interacción.    Técnicas de Presentación de datos    Algunas  técnicas  de  presentación  son:  gráficas  estadísticas,  representaciones  y  visualizaciones  3D  y  estereoscópicas,  sistemas  de  partículas,  mapeos  de  conjuntos  de  datos  (coloraciones,  densidades,  sonidos,  etc.),  representaciones  fotorrealistas,  animaciones  grabadas,  animaciones  en  tiempo  real,  animaciones  secuenciadas,  animaciones  acumuladas,  tratamiento  gráfico de los fractales, sonido y procesado de señal, entre otras.     Técnicas de Interacción    En el campo de la interacción, ha sido necesario proveer todo tipo de interfaces físicas y  periféricos  que  permitan  manipular  los  datos  complejos  y  los  procesos  de  las  simulaciones. Por ejemplo:     Robótica  /  Electrónica  /  Realidad  Virtual:  Aportan  potentes  interfaces  físicas  persona ‐computador (periféricos), Sensores de posicionamiento y orientación,  Cascos  de  visualización  inmersiva,  Sistemas  de  sensación  de  fuerza,  Sistemas  táctiles, Sistemas de audio especializado, etc.    Informática:  Aporta  interfaces  lógicas  que  se  traducen  en  acciones  sobre  los  periféricos (datos de  entrada  ‐  mapeos de  manipulación)  y  los  datos  de salida  (respuestas hardware ‐ mapeos de percepción).     

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3.2 Términos asociados a la RV    Dada la mala información y el sensacionalismo se ha difundido una idea distorsionada y falsa  de lo que es la RV, por esta razón es esencial revisar algunos términos y aclarar conceptos que  giran alrededor de esta tecnología.    Realidad Artificial    Acuñado  por  Myron  Krueger,  en  1975,  durante  las  investigaciones  del  sistema  VideoPlace. A Realidad Artificial no se la puede considerar sinónimo de Realidad Virtual  porque  es  tan  solo  una  de  las  posibilidades  tecnológicas  y  de  sistema  que  pueden  existir.      Telepresencia    Acuñado por Marvin Minsky en 1980, tecnología que permite a un operario, explorar y  controlar  a  distancia  sistemas  y  entornos  reales.  Posibilita  al  operador  realizar  tareas  que  no  podría  efectuar  de  forma  presencial  debido  a  la  peligrosidad  del  entorno  (vapores,  gases  tóxicos,  temperaturas  extremas,  trabajo  con  substancias  radiactivas,  presión  atmosférica  alterada,  etc.),  dificultades  espaciales  (de  acceso  por  distancia,  espacios reducidos o incluso miniaturización, inestabilidad física del espacio, etc.). Estos  sistemas  están  formados  generalmente  por  un  sistema  robótico  semiautónomo,  se  pueden utilizar tanto en la tierra como en el agua, y tanto en nuestro planeta como en  misiones  espaciales.  Algunas  aplicaciones  son:  mantenimiento  de  almacenes  de  residuos nucleares, desactivación de coches bomba, telemedicina ó telecirugía, etc.    No debe confundirse con la RV, ya que en la Telepresencia todas las señales ó estímulos  que recibe el usuario, tienen su origen en el entorno físico, y la Realidad Virtual genera  todos los  estímulos  de forma digital.  A  la  Telepresencia  no  hay que  descuidarla  como  tecnología, por ejemplo Cisco, la empresa más grande de diseño y venta de dispositivos  para  la  operación  de  las  redes,  actualmente  ofrece  opciones  de  Telepresencia  para  las  empresas que invierten mucho de su tiempo y dinero en viajes.    Entornos Virtuales    Se llaman entornos virtuales a la geometría, parámetros y configuraciones estáticas que  modelan un determinado entorno, sea este simulado ó no. Los entornos virtuales suelen  ser  utilizados  en  película  con  efectos  especiales  realizados  por  computador.  A  los  entornos Virtuales  no se lo  puede  considerar Realidad Virtual  porque  no  hay relación  del  usuario  con  el  entorno,  a  menudo  se  lo  utiliza  como  un  mal  substituto  de  la  RV,  deben  considerarse  tan  solo  como  un  elemento  estático  y  no  como  la  experiencia  de  realidad virtual.    Se  encuentran  dos  diferencias  básicas  entre  el  entorno  virtual  y  la  realidad  virtual:  la  experiencia, que se entiende como la interacción a tiempo real; y, el sujeto virtual que es  la relación del usuario con el entorno virtual.         

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  Entornos Sintéticos    La razón de usar Entornos sintéticos en vez de Entornos virtuales, es que este binomio  ha  sido  heredado  de  los  simuladores  de  vuelo  previos  a  los  computadores  y  por  otro  lado circunscribirse al ámbito militar, no utilizando el término virtual que se considera  da una sensación de “irreal”.     Los  entornos  sintéticos,  tienen  los  mismos  problemas  de  concepto  que  los  entornos  virtuales, ya que deja de lado la noción de experiencia y de sujeto virtual.     Realidad Aumentada    Se  fundamenta  en  sobreponer  objetos  generados  por  computador  encima  del  entorno  físico.  Se  consigue  mediante  un  sistema  de  visualización  especial,  que  permite  al  usuario  tener  una  visión  directa  del  entorno  físico  en  las  cuales  también  se  presentan  imágenes  generadas  por  el  computador,  el  sistema  de  visualización  debe  de  estar  dotado de un sensor de orientación para que el sistema pueda saber en qué dirección,  lugar y momento adecuado se deben generar los objetos virtuales.     La realidad aumentada se diferencia de la realidad virtual, en que la RV se fundamenta  en generación de estímulos por computador y no sobreponiéndolos al entorno físico.     Ciberespacio    Ciberespacio,  espacio  intangible  y  difuso  que  es  generado  por  una  red  de  comunicaciones por computador. Término acuñado por William Gibson en 1984, en su  novela  “El  Neuromante”.  Actualmente  se  lo  asocia  al  espacio  formado  por  la  red  Internet, independientemente del tipo de interfaz utilizado.    Computación ubicua    Término acuñado por la empresa Xerox PARC a finales de los ochenta, obedece a una  filosofía  inicialmente  opuesta  a  la  RV,  los  investigadores  de  Xerox  afirmaban  que  la  realidad  virtual  era  una  tecnología  que  ligaba  al  usuario  al  sistema  informático  generador, a través de cables difíciles de manipular, y apostaban por colocar pequeños  sistemas informáticos en objetos cotidianos que nos rodean.     Estas  dos  tendencias  aparentemente  enfrentadas,  actualmente  están  convergiendo,  ya  que  existen  pequeños  periféricos  inalámbricos  que  están  siendo  utilizados  en  los  Sistemas de RV.   

3.3 Definiciones de RV de algunos expertos    Se  recogen  algunas  de  las  definiciones  más  relevantes  de  la  RV  para  tener  una  visión  en  conjunto de lo que los expertos en el tema entienden (o han entendido) por realidad virtual, las  analizaremos y destacaremos algunos aspectos importantes.    El término “Realidad Virtual” es lingüísticamente incorrecto e inapropiado. La Real Academia  Española de la Lengua (RAE), define:   

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REALIDAD  como  “1.  Existencia  real  y  efectiva  de  algo.  2.  Verdad,  lo  que  ocurre  verdaderamente. 3. Lo que es efectivo o tiene valor práctico, en contraposición con lo fantástico e  ilusorio.”   VIRTUAL  como  “1.  Que  tiene  virtud  para  producir  un  efecto,  aunque  no  lo  produce  de  presente,  frecuentemente  en  oposición  a  efectivo  o  real.  2.  Implícito,  3.  Que  tiene  existencia  aparente y no real.”     Es sencillo distinguir que se trata de una contradicción en los conceptos, es ahí donde empieza  la  controversia  del  tema:  ¿Cómo  algo  real  puede  ser  irreal?  ¿Cómo  algo  que  existe  puede  no  existir? ¿Cómo algo que es verdadero puede ser falso? Podría decirse entonces que la Realidad  virtual “Es algo que existe ante los ojos, la mente y los sentidos pero verdaderamente no existe”.     Según  el  diccionario  de  Oxford,  la  realidad  virtual  se  define  como  “la  simulación  generada por  computador de una imagen ó ambiente en tres dimensiones, en el cual se puede interactuar de forma real o  físico, por una persona que utiliza equipamiento electrónico especial, tal como un casco con una pantalla  en el interior o guantes equipados con sensores.”    En el Vademécum Multimedia Publishing, de la Oficina de Publicaciones de la Unión Europea,  define la realidad virtual como “Simulaciones en el que está inmerso el usuario dentro de un entorno  generado  por  computador.  RV  por  lo  general  implica  animación  3D  en  tiempo  real,  el  seguimiento  de  posición  y  de  audio  estéreo  y  técnicas  de  video.”  ‐  podemos  apreciar  que  este  concepto  está  equivocado  ya  que  conocemos  que  la  representación  de  los  mundos  virtuales  3D,  son  en  realidad una representación en 2D.    Ivan Sutherland, Investigador y cofundador de Evans & Sutherland6, su intuición le llevó a dar  una  de  las  mejores  definiciones,  aún  siendo  la  primera.  Esta  definición  fue  formulada  en  el  trabajo  “Ultimate  Display”.  “Un display conectado a un computador digital nos da la oportunidad de  ganar familiaridad en conceptos no realizables en el mundo físico. Es un espejo que nos lleva hacia un país  de  maravillas  matemáticas”.  (SUTHERLAND,  1965).  Utiliza  display  de  la  forma  más  general  posible, no haciendo solo referencia a la parte visual, está haciendo referencia de forma explícita  a  los  sistemas  de  interacción  persona‐computador  que  permitan  la  mayor  flexibilidad  y  naturalidad.     Un sistema de realidad virtual, según Diego Levis, es “Una base de datos interactivos capaz de crear  una simulación que implique a todos los sentidos, generada por un computador, explorable, visualizable y  manipulable en tiempo real bajo la forma de imágenes y sonidos digitales, dando la sensación de presencia  en  el  entorno  informático”.  Por  lo  que  podríamos  considerar  a  la  RV  como  un  conjunto  de  estímulos cerebrales que son creados a partir de una máquina con algún fin y mientras más real  sea el artificio, mayor veracidad tendrá el sistema de realidad virtual.    Myron  Krueger,  investigador  y  artista,  en  su  trabajo  de  Realidad  Artificial,  la  define  como  (KRUEGER,  1991):  “Una  realidad  artificial  percibe  las  acciones  del  participante  en  términos  de  la  relación  de  su  cuerpo  con  un  mundo  gráfico  y  genera  respuestas  que  mantienen  la  ilusión  que  sus  acciones se están desarrollando dentro de este mundo”. En este concepto se restringe la definición a  un sistema visual, ignorando los otros estímulos; es importante notar que, habla de sensación de  inmersión aunque en el sistema propuesto no se esté aislando al usuario de su entorno físico.    Jaron  Lanier,  investigador  y  artista,  fundador  de  VPL,  Inc.,  acuñó  el  término  realidad  virtual,  pero  sus  definiciones  tienden  a  ser  muy  inconsistentes.  A  continuación  se  da  una  de  las  más  referenciadas  (LANIER,  1988):  “Estamos  hablando  de  una  tecnología  que  utiliza  vestimentas                                                              6

 Empresa Evans & Sutherland: http://www.es.com/ 

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computarizadas para sintetizar realidades compartidas. Esta recrea nuestra relación con el mundo físico  en  un  nuevo  plano,  ni  más,  ni  menos.  Esto  no  afecta  nuestro  mundo  subjetivo;  no  tiene  nada  que  ver  directamente  con  lo  que  pasa  en  nuestro  cerebro.  Sólo  tiene  que  ver  con  lo  que  tus  órganos  sensoriales  perciben. … El mundo físico, aquello que se encuentra del otro lado de tus órganos sensoriales, se recibe a  través  de  cinco  agujeros,  los  ojos,  las  orejas,  la  nariz,  la  boca,  y  la  piel…  vestimenta  que  debes  ponerte  para percibir un mundo distinto al mundo físico… se crea la ilusión de que mientras te estás moviendo el  mundo  virtual  está  quieto”.  Lanier  se  restringe  al  ámbito  de  la  simulación,  cuando  habla  de  ilusión, lo cual no es general ni flexible cuando se requiere abrir la definición a aplicaciones de  todos  los  ámbitos.  Por  otro  lado,  es  correcto  su  enfoque  multisensorial  que  no  restringe  las  experiencias a un solo canal.    Roy  S.  Kalawsky:  Director  de  Advanced  Virtual  Reality  Research  Centre  de  Loughborough  University,  R.U. 7  .  La  define  como  (KALAWSKY,  1993):  “Los  entornos  virtuales  son  unas  experiencias  sensoriales  sintéticas  que  comunican  componentes  físicas  o  abstractas  a  un  operador  o  participante humano. Esta experiencia sensorial sintética es generada por un computador que algún día  podrá presentar una interfaz a los sistemas sensoriales humanos que será indiscernible del mundo físico  real. Hasta entonces tendremos que contentarnos con un entorno virtual que aproxime diversos atributos  del  mundo  real.  No  obstante,  es  factible  sintetizar  un  facsímil  apropiado  de  un  entorno  real  o  alguna  forma de entorno abstracto”. Es importante la aproximación sensorial y la referencia a una interfaz  que  se  comunique  con  nuestros  canales  sensoriales.  Aunque  se  está  confundiendo  el  modelo  con  el  fenómeno  de  origen  (entorno  físico),  otro  aspecto,  es  que  utiliza  el  término  interfaces  sintéticas  en  vez  de  interfaces  digitales,  los  estímulos  sintéticos  pueden  ser  generados  de  múltiples  formas  no  necesariamente  por  computador.  Si  se  trata  de  la  RV,  se  debe  hacer  referencia a estímulos e interfaces digitales.    Michael A. Gigante, Fundador de Advanced Computer Graphics Centre en Victoria, Australia,  investigador  en  gráficos  por  computador,  editor  de  libros  en  esta  área,  define  la  RV  como  (GIGANTE, 1993): “La ilusión de participación en un entorno sintético en oposición a una observación  externa de este entorno. La realidad virtual depende de dispositivos de visión con sensor de orientación y  visión tridimensional (3D) estereoscópica, sensores de movimiento de manos y cuerpo, y sonido biaural.  La realidad virtual es una experiencia multisensorial e inmersiva”. La aproximación multisensorial es  muy correcta, pero resulta restrictiva y ligada a periféricos y dispositivos muy concretos (casco,  guante, etc.).    Terry W. Rowley, Simulation Director de W Industries, Rowley tiene una amplia experiencia en  aplicaciones  comerciales,  industriales  y  lúdicas  de  la  RV,  la  define  como  (ROWLEY,  1992):  “Nuestra percepción del mundo exterior está controlada por nuestros cinco sentidos, a través de los cuales  nos  hemos  construido  un  modelo  de  mundo  a  lo  largo  de  los  años  y  por  nuestra  propia  experiencia.  Interactuamos  con  el  mundo  real  interpretando  estímulos  sensoriales  utilizando  nuestro  propio  modelo  que, en detalle, es diferente del resto de personas. En la práctica, la mayor parte de características de estos  modelos son similares, de forma que interactuamos con el mundo real de formas similares. Si recibimos un  conjunto inconsistente de estímulos, pueden causar ruido en nuestro proceso de interpretación y causar  incomodidad  y  desorientación.  Mientras  estos  estímulos  puedan  ser  interpretados  de  forma  que  obtengamos un resultado coherente, esto será nuestra imagen del mundo exterior en este momento, por  muy fantástico que pueda parecer, y por lo tanto será nuestra realidad actual. Si estos estímulos se están  produciendo de forma deliberada mediante un computador para representar algún otro entorno, llamamos  a esta realidad instantánea, Realidad Virtual”.     Rowley,  sitúa  la  realidad  en  función  de  la  apreciación  individual,  lo  que  ayuda  a  entender  porqué es incorrecto limitarse al ámbito de la simulación; ya que el modelo que nos formamos                                                              7

 Advanced Virtual Reality Research Centre de Loughborough University ‐ http://www.avrrc.lboro.ac.uk/index.html 

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está  influido  por  nuestra  experiencia  (contexto  cultural  y  temporal)  y  nuestros  sentidos  particulares.  El  aspecto  de  coherencia  es  acertado  ya  que  no  implica  en  ningún  momento  un  ajuste  a  los  modelos  físicos  utilizados  como  convención  en  simulación,  deja  abierta  muchas  posibles  aplicaciones  y  visiones  de  la  RV  que  le  dan  un  gran  potencial.  Da  una  definición  de  realidad virtual muy flexible, pero a la vez ajustada, asociándola a la generación deliberada de  estímulos digitales (y no sintéticos).     Resulta difícil dar una definición a la RV, por lo que podemos hacerlo desde el punto de vista  de  su  función  (BURDEA,  1993):  “Un  sistema  de  realidad  virtual  es  una  interfaz  que  implica  simulación  en  tiempo  real  e  interacciones  mediante  múltiples  canales  sensoriales.  Estos  canales  sensoriales son los del ser humano: la vista, el oído, el tacto, el olfato y el gusto”.     Desde  un  punto  de  vista  informático  (MAHIQUES,  P.  2000):  “Un  entorno  generado  por  el  computador en el que los participantes ‘pueden entrar físicamente’, es decir, estar presentes e interactuar  con él desplazándose por su interior o modificándolo de cualquier forma”.    Otro  concepto  de  RV  (ANDERS  2007):  “La  RV  engloba  toda  una  ontología  de  telepresencia,  de  inmersión sensorial e inmaterial de conectividad, que permite cambios en la manera como nos vemos, el  modo de comportarnos y los entornos que queremos habitar”.     En  la actualidad al  binomio  de ʺRealidad  Virtualʺ se  la  emplea  incorrectamente  para  nombrar  “Entornos  tridimensionales  creados  con  recursos  multimedia,  con  la  ayuda  de  computadores”.  Como  podemos  apreciar  esto  es  solo  una  parte  de  la  RV,  aunque  estos  entornos  dan  lugar  a  percepciones  y  a  vivencias  procuradas  a  partir  de  representaciones  de  las  cosas  a  través  de  medios electrónicos, que nos da la sensación de estar en una situación real en la que podemos  interactuar con lo que nos rodea.    Revisemos ciertos aciertos y desaciertos en las definiciones de la RV:    Aciertos  Carencias   Desvincular la realidad virtual de una   Enlazar la definición a una tecnología en  tecnología.  concreto.   Ganar familiaridad con conceptos no   No definir un modelo de interacción  realizables en un mundo físico.  usuario vs. entorno virtual.   Hablar de Display en el sentido más   Incluir únicamente la parte visual ó de  amplio.  gráficos por computador.   Definir una coherencia entre estímulos.   Restringirla al ámbito de la simulación.     Incluir las propiedades de inmersión y  aislamiento del usuario respecto a su  entorno físico como elementos esenciales  de la definición.  Tabla 3. Aciertos y desaciertos en las definiciones de RV

 

3.4 Como identificar la RV    De todos los conceptos presentados, podemos resumir la definición de RV como: “Interacción  con  estímulos  digitales  generados  a  tiempo  real”.  Esta  definición  está  formada  por  dos  elementos principales: la definición propiamente y el modelo de interacción usuario ‐ entorno  virtual.    Los sistemas de RV, responde a un ʺmundoʺ que contiene ʺobjetosʺ y opera en base a reglas que 

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varían  en  flexibilidad,  se  expresan  en  lenguaje  gráfico  tridimensional,  su  comportamiento  es  dinámico  y  operan  en  tiempo  real,  su  operación  está  fundamentada  en  la  incorporación  del  usuario en el ʺinteriorʺ del medio computarizado, por lo que requiere que haya inicialmente una  ʺsuspensión  de  la  incredulidadʺ  para  lograr  la  integración  del  usuario  al  mundo  virtual  al  que  ingresa,  posee  la  capacidad  de  reaccionar  ante  el  usuario,  ofreciendo  en  su  modalidad  más  avanzada,  una  experiencia  inmersiva,  interactiva  y  multisensorial.  Pasemos  a  revisar  las  tres  principales  características  de  un  sistema  de  realidad  virtual:  la interacción, generación en tiempo  real y la inmersión.    Generación  en tiempo  real  Interacción

Inmersión

RV Figura 11. Característica principales de un Sistema de RV

   

3.4.1 Interacción    Se entiende por interacción, la posibilidad de cambiar el flujo de eventos en un sistema el cual  está generando unos ciertos estímulos. El mundo virtual y sus objetos o personajes reaccionan a  las  acciones  del  usuario  y  de  ellos  mismos,  el  usuario  a  su  vez  reacciona  a  ellos;  esta  particularidad permite al usuario manipular el curso de la acción dentro de una aplicación de  realidad  virtual,  permitiendo  que  el  sistema  responda  a  los  estímulos  de  la  persona  que  lo  utiliza; creando interdependencia entre ellos. Existen dos aspectos únicos de interacción en un  mundo virtual: La navegación y la dinámica del ambiente.    Navegación     Es  la  habilidad  del  usuario  para  moverse  independientemente  alrededor  del  mundo.  Las  restricciones  para  este  aspecto  las  coloca  el  creador  del  software,  que  permite  diversos grados de libertad, si se puede volar o no, caminar, nadar, etcétera. Otro punto  importante  de  la  navegación  es  el  posicionamiento  del  punto  de  vista  del  usuario,  el  usuario  se  puede  mirar  a  sí  mismo  (a  través  de  los  ojos  de  alguien  más),  o  puede  moverse a través de cualquier aplicación observando desde varios puntos de vista.    Dinámica del ambiente    La  dinámica  del  ambiente  son  las  reglas  de  como  los  componentes  del  mundo  virtual  interactúan con el usuario para intercambiar energía o información.    El  concepto  de  estímulo  está  incluido,  porque  la  forma  en  que  un  humano  se  relaciona  e  interactúa con los computadores es a través de sus sentidos:      vista (FOLEY, 1990),    oído (BEGAULT, 1994),    tacto (BURDEA, 1996; ROSENBERG, 1997; BERGAMASCO, ALESSI, CALCARA, 1997),  olfato (BARFIELD, DANAS, 1996) y    gusto. 

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  Los  estímulos  que  genera  una  aplicación  de  RV,  aunque  generados  por  un  sistema  digital,  se  manifiestan  frente  a  nuestros  sistemas  sensoriales  en  igualdad  de  condiciones  que  cualquier  otro  estímulo  proveniente  de  cualquier  otra  fuente  externa  a  nuestro  cuerpo.  De  lo  contrario,  nuestros sentidos no los podría captar. No es correcto hablar de engaño a nivel sensorial, ya que  no  se  puede  distinguir  entre  estímulos  “reales”  y  estímulos  “falsos”,  todos  son  estímulos  “reales”.     Utilizar el binomio “estímulos sintéticos”, para los estímulos que se generan de forma deliberada  desde  un  computador,  no  es  correcta,  ya  que  la  síntesis  de  estímulos  se  puede  conseguir  por  medios  físicos,  químicos,  psicológicos,  etc.  (ROWLEY,  1992),  lo  correcto  es  utilizar  estímulos  digitales.   

3.4.1.1 Niveles de interacción     Aunque  la  interacción,  como  término  general,  se  puede  dar  en  muchos  ámbitos  –interacción  humana, interacción social, interacción de factores, etc. – la interacción que es relevante en este caso  es  la  interacción  persona  computador  (IPO)  y  más  específicamente  en  la  realidad  virtual,  la  interacción persona entorno virtual.     En  el  caso  de  la  interacción  en  tiempo  real  y  de  la  realidad  virtual;  tiempo  real  significa  que  la  respuesta del sistema, a una señal o acción del usuario, tiende a cero. En otras palabras, que el  retardo en responder el sistema al usuario sea imperceptible para el sistema sensorial humano.  El valor mínimo necesario para conseguir esta imperceptibilidad de respuesta ha sido estudiado  para cada uno de los sentidos, veamos como ejemplo las imágenes y la respuesta de fuerza:     Para  que  se  mantenga  la  sensación  de  movimiento  continuo,  en  una  secuencia  de  imágenes, esta deben ser generadas como mínimo a 10 Hz (10 hercios ó 10 veces por  segundo), pero lo recomendable es que se generen a 25 ó 30 Hz, siendo el óptimo 60  Hz o más.    La  respuesta  de  fuerza  y  resistencia,  se  ha  podido  comprobar  que  el  sistema  debe  generar estos estímulos a 1000 Hz, no es un valor máximo ni mínimo, sino un valor  exacto.     En  realidad  virtual  se  categoriza  la  interacción  en  relación  funcional  entre  el  usuario  y  la  experiencia. La interacción se divide en tres niveles que reflejan el grado de intervención de que  dispone el usuario sobre el entorno virtual: la explorativa, la manipulativa y la contributiva.     Explorativa:  Hace  referencia  a  los  llamados  “walk‐throughs”  (caminatas)  y  “fly‐ throughs” (vuelos) a través de los entornos virtuales. El usuario no puede modificar  ninguna parte u objeto del entorno, puede seleccionar lo qué quiere ver, cómo quiere  verlo y cuando quiere verlo. El usuario modificará solamente la posición y orientación  del  punto  de  vista  virtual  (el  sujeto  virtual),  aunque  este  no  altera  el  entorno  que  explora.      Manipulativa: Permite un nivel más de relación con el entorno, el sistema permite al  usuario  manipular  los  objetos  o  un  subconjunto  de  ellos,  tan solo desde  un  punto  de  vista  geométrico.  Es  decir,  puede  mover,  rotar  y  escalar  los  objetos,  pero  esto  no  modifican  el  entorno  virtual  en  esencia.  Tan  solo  se  consigue  una  reconfiguración,  pero no un cambio a nivel funcional ó reactivo.    

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

Contributiva:  Es  la  más  completa  y  compleja  de  las  tres,  permite  al  usuario  realizar  cambios a nivel del estado funcional o reactivo. A los objetos que puede modificar, les  puede  cambian  las  cualidades  geométricas,  puede  cambiar  realizar  cambios  en  su  estado y por ende probablemente a otros objetos del entorno. La consecuencia es que  el  nuevo  comportamiento  o  el  nuevo  objeto  obtenido  ya  no  presenta  las  mismas  cualidades que antes. 

  Cada  tipo  de  interacción  es  adecuada  para  un  tipo  diferente  de  aplicación  y  a  veces  no  se  justifica perseguir una interacción contributiva si la aplicación ó experiencia es eminentemente  explorativa  por  naturaleza  ó  viceversa.  Así  pues,  estos  diferentes  niveles  de  interactividad  no  sólo  determinan  lo  que  el  usuario  puede  realizar,  sino  también  cómo  los  objetos  del  entorno  virtual se verán alterados.    

3.4.2 Generación en tiempo real     Cuando  se  habla  de  sistemas  con  los  cuales  un  usuario  interactúa  (explora,  manipula  o  contribuye),  se  está  definiendo  una  situación  en  la  que  el  usuario  tiene  el  control  de  la  experiencia.  El  resultado  de  las  posibles  interacciones  que  el  usuario  realice  pueden  ser  potencialmente  infinitas,  por  lo  que  no  es  factible  que  el  sistema  tenga  todas  las  acciones  predeterminadas y/o pregrabadas para hacerlas accesibles al usuario en el momento en que las  pida.  La  única  posibilidad  es  pues,  que  el  sistema  genere  aquello  que  el  usuario  pide,  en  el  momento en que el usuario lo necesite.     Es necesario que el sistema genere en tiempo real los estímulos de la configuración requerida por  el  usuario,  como  respuesta  a  su  petición  para  que  este  perciba  de  forma  coherente  el  entorno  que  se  le  está  proponiendo.  Es  esta  “característica  la  que  diferencia  la  Realidad  Virtual  de  otras  tecnologías y medios digitales e interactivos”, el coste de generación es muy alto y requiere de una  gran  capacidad  de  cálculo,  teniendo  en  cuenta  las  frecuencias  de  recalculo  de  cada  estímulo:  imágenes  a  30  Hz,  respuesta  de  fuerza  y  resistencia  a  1000  Hz,  etc.  De  esta  manera,  se  puede  distinguir una aplicación de realidad virtual de una que no lo es.     Un error muy común es dar como ejemplo de realidad virtual los efectos especiales utilizados  en cine, ejemplo en la película “La era de Hielo”, estos personajes han sido generados a partir  de  datos  geométricos  3D  dentro  del  computador  y  por  lo  tanto  pueden  ser  considerados  estímulos  digitales.  No  obstante,  su  presentación  a  los  usuarios  no  es  interactiva  ni  mucho  menos  se  generan  en  tiempo  real.  Cada  imagen,  requirió  horas  de  generación,  la  secuencia  debió ser grabada sobre la película para después ser visualizar a 25 imágenes por segundo y así  obtener la sensación de movimiento continuo. El hecho de haber pregrabado la secuencia hace  que  esta  sea,  a  partir  de  ese  momento,  invariable,  el  usuario  no  tiene  la  posibilidad  de  interactuar,  ni  la  posibilidad  de  escoger  qué  quiere  hacer  ó  ver,  cómo  lo  quiere  y  cuando  lo  quiere.    

3.4.3 Inmersión y Presencia     La tecnología de RV, es capaz de hacer desplazar a un sujeto a un entorno diferente sin moverse  físicamente,  con  este  fin,  las  entradas  en  los  órganos  sensoriales  del  sujeto  deben  ser  manipuladas para que el ambiente percibido se asocie con el entorno virtual deseado y no con  el  físico.  El  proceso  de  manipulación  está  controlado  por  un  modelo  de  computador  que  se  fundamenta en la descripción física del entorno virtual.    

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La idea de inmersión es “La sensación que tiene el usuario de estar ‘dentro’ de la experiencia de RV”,  el usuario cree que está formando parte de la experiencia virtual. Para conseguir esto siempre se  especifica  que  el  usuario  debe  estar  totalmente  aislado  del  entorno  físico  que  le  rodea  (GIGANTE,  1993;  KALAWSKY,  1993;  BRYSON,  1995).  El  grado  de  inmersión  dependerá  más  del grado de atención que capte del usuario aquello que se le está presentando, que del sistema  utilizado para presentarlo.       La  inmersión  es  un  tema  clave  en  los  sistemas  de  realidad  virtual,  para  que  el  usuario  se  convierta  en  parte  del  mundo  simulado,  en  lugar  de  que  el  mundo  simulado  sea  una  característica del mundo propio del usuario. La inmersión, posee dos atributos importantes, el  primero  de  ellos  es  su  “habilidad  para  enfocar  la  atención  del  usuario”,  y  el  segundo  es  que  “convierte  una  base  de  datos  en  experiencias,  estimulando  de  esta  manera  el  sistema  natural  de  aprendizaje humano (las experiencias personales)”.     Entendiendo por grado de inmersión “la sensación generada en la persona que esta interactuando con  el mundo virtual”. Cuanto más grande sea el número de sentidos estimulados por el sistema de  realidad virtual, más alto será el grado de inmersión, un mayor grado de inmersión se alcanza  por  ejemplo:  calidad  del  estímulo  (calidad  de  las  imágenes,  calidad  del  sonido),  agregando  modalidades  adicionales  como  un  mayor  grado  de  seguimiento  del  cuerpo,  representaciones  corporales  más  delicadas,  disminución  de  la  desfase  entre  los  movimientos  del  cuerpo,  y  los  cambios resultantes en los datos sensoriales, y así sucesivamente.    La noción de presencia, aunque parecida a la inmersión en el sentido de la sensación que tiene  el usuario de estar “dentro” de la experiencia, difiere en que la presencia se obtiene a partir del  “realismo” de las imágenes generadas (STEUER, 1992; SHERIDAN, 1996; BIOCCA, LEVY, 1995;  SLATER, 1993).     Otra  definición  de  presencia  que  resulta  útil  (ZAHORIK  y  JENISON,  1998):  “La  Presencia  es  equivalente  a  la  acción  realizada  con  éxito  en  el  entorno”,  y  afirman  que:  “La  acción  gestionada  con  éxito en el entorno es una condición necesaria y suficiente de presencia”.     

3.5 RV inmersiva vs. RV No‐Inmersiva    Existen básicamente dos tipos de realidad virtual: inmersiva y no inmersiva.     La RV inmersivas se las vinculan con un ambiente tridimensional creado exclusivamente por y  para un computador, trata de utilizar la mayor cantidad de sentidos para crear la sensación de  inmersión, este método se manipula a través de cables, cascos, guantes, sensores que capturan  la posición y movimiento de las diferentes partes del cuerpo, captando cada una de las acciones  y permitiendo que quien lo esté utilizando pueda observar e interactuar con el entorno virtual.    La RV no inmersiva emplea medios actuales como el Internet en el cual podemos interactuar en  tiempo  real  con  diferentes  personas en espacios y ambientes que  en  realidad no  existen  sin  la  necesidad de dispositivos adicionales al computador. Esta realidad ofrece un mundo totalmente  nuevo a través de una ventana de escritorio en un computador o en un teléfono.    La  diferencia  entre  la  RV  no  inmersiva  y  la  inmersiva  son:  el  bajo  costo,  la  fácil  y  rápida  aceptación  de  los  usuarios,  por  esto  es  que  la  RV  no  inmersiva  tiene  ventaja  sobre  la  RV  inmersiva, pues esta última es de alto costo.    

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3.6 Clasificación de la Realidad Virtual.    Dependiendo de la complejidad de las instalaciones que soporta y de cómo el usuario interactúa  con los sistemas de realidad virtual se pueden diferenciar algunos tipos de RV:    1. RV de escritorio (Desktop system or Windows on World systems, WoW)  2. RV en segunda persona (unencumbered systems)  3. Sistemas  inmersivos  (operador  aislado,  cabina  personal,  cabina  colectiva,  cueva  ó  cave.  4. Televirtualidad  5. Sistemas de realidad mixta.  6. Sistemas de realidad virtual en pecera.  7. Sistemas de realidad virtual múltiples.   

3.6.1  RV  de  escritorio  (Desktop  systems  or  Window  on  a  World,  WoW    Estos  sistemas  de  Realidad  Virtual  sin  Inmersión  son  los  más  comunes,  son  sistemas  que  utilizan un computador y un monitor convencional, para mostrar el mundo virtual requiere que  las  gráficas  vistas  en  el  monitor,  sean  lo  más  parecido  a  la  realidad,  y  que  los  objetos  en  ella  representados actúen con el mayor realismo posible. Consiste en presentar en 3D sin necesidad  de equipos especiales o específicos para RV, aunque algunos sistemas de este tipo permiten al  usuario  ver  una  imagen  de  tres  dimensiones  en  sus  monitores,  pero  utilizando  lentes  Crystal  Eyes y Pantallas de cristal líquido (LCD).    La  imagen  puede  estar  en  un  monitor  o  directamente  proyectada  en  otra  superficie,  estos  sistemas son conocidos como WoW (Window on a World) y también como Realidad Virtual de  escritorio.    Usualmente  son  usados  por  firmas  constructoras  para  vender  proyectos  urbanísticos  sobre  planos,  mediante  visitas  una  persona  interesada  en  conocer  la  casa  que  construirán,  recorre  espacios ya acondicionados y decorados según su preferencia; otros ejemplos son los juegos de  PC, Playstation y algunos simuladores específicos   

3.6.2 Realidad virtual en segunda persona     Variante de los sistemas WoW (Sistemas Windows on World), estos sistemas conocidos también  como  realidad  proyectada,  utilizan  sistemas  de  mapeo  por  video  (Video  Maping),  se  fundamenta  en  la  filmación  mediante  cámara  de  vídeos  se  registra  la  silueta  de  una  o  más  personas usuarias, y se incorpora dichas imágenes a la pantalla del computador como gráficos  en 2D.    En este tipo de realidad virtual una imagen en movimiento del usuario es proyectada junto con  otras  imágenes  en  una  extensa  pantalla  donde  el  usuario  puede  verse  a  sí  mismo  como  si  estuviese en la escena, el usuario observa la interacción de su cuerpo con el mundo virtual, en  tiempo  real,  con  otros  usuarios  ó  con  imágenes  gráficas  generadas  por  el  computador.  En  esencia  los  usuarios  se  miran  ellos  mismos  como  proyectados  hacia  el  mundo  virtual,  de  esta  forma, las acciones que el usuario realiza en el exterior de la pantalla (ejercicios, bailes, pintar  diseños en el aire, etc.) se reproducen en la pantalla del computador permitiéndole desde fuera 

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interactuar  con  lo  de  dentro.  El  usuario  puede,  a  través  de  este  enfoque,  simular  su  participación en aventuras, deportes y otras formas de interacción física.     No es un sistema de inmersión completo porque el usuario se ve a sí mismo dentro de la escena,  una interesante posibilidad de estos sistemas consiste en el encuentro interactivo de dos ó más  usuarios, pudiendo estar separados por miles de kilómetros.   

3.6.3 Sistemas Inmersivos    Son  los  sistemas  de  RV  más  conocidos  y  más  perfeccionados,  permiten  que  el  usuario  pueda  sentirse  ʺsumergidoʺ  en  el  interior  del  mundo  virtual.  El  fenómeno  de  inmersión  puede  experimentarse mediante cuatro modalidades diferentes, estas son:     El operador aislado    La cabina personal (cabina de simulación)   La cabina colectiva (pods, group cab)    La caverna ó cueva (cave)     En un Sistema Inmersivo el usuario utiliza un casco‐visor HMD y sensores de posición (guantes  de  datos  o  mouse  3D).  El  casco  bloquea  las  señales  y  sonidos  del  ambiente,  de  forma  que  el  usuario sólo experimenta las sensaciones de la RV, el casco contiene recursos visuales, en forma  de  dos  pantallas  miniaturas  coordinadas  para  producir  visión  estereoscópica  y  recursos  acústicos de efectos tridimensionales. Estos sistemas se acoplaron a juegos tan populares como  Doom8, Star Wars9 y Road Race10, por mencionar algunos.    Una  variante  puede  ser  reemplazar  el  casco,  por  un  visor  incorporado  en  una  armadura,  suministrándole una barra (como la de los periscopios submarinos) que le permita subir, bajar o  controlar la orientación de la imagen obtenida mediante el visor.    Las  cabinas  personales  colectivas,  recrean  el  interior  del  dispositivo  ó  máquina  que  se  desea  simular. (Un carro,  un avión,  un  tanque,  una  nave  espacial,  etc.), las  ventanas de  la  misma se  reemplazan  por  pantallas  de  computador  de  alta  resolución,  además  existen  bocinas  estereofónicas que brindan el sonido ambiental y puede estar colocada fija ó sobre ejes móviles.  El programa está diseñado para responder en tiempo real a los estímulos que el usuario le envía  por medio de los controles dentro de las cabinas. Estas cabinas usualmente están diseñadas para  entrenamiento.    La caverna o Cave, es otra forma de sistemas inmersivos, se usan varias pantallas de proyección  de  gran  tamaño  dispuestas  ortogonalmente  entre  sí  para  crear  un  ambiente  tridimensional  o  cueva, en la cual se ubica a un grupo de usuarios, un usuario asumirá la tarea de navegación,  los  demás  solo  visualizarán  los  ambientes  de  Realidad  Virtual  dinamizados  en  tiempo  real.  Dada su relevancia a las Cave se la revisará en detalle en capítulo posterior.                                                                8

 DOOM es un videojuego de disparos en primera persona creado por id Software en 1993 bajo la dirección de John Carmack. En 1994  salió a la venta Doom 2, seguida por Ultimate Doom. Le siguieron en 1996 y 1997 las ediciones de Doom para Nintendo 64, Doom 64 y  para  Super  Nintendo,  publicada  por  Midway  Games.  Posteriormente  fue  publicado  Doom  64;  esta  versión  de  Doom  presenta  un  cambio casi total en el planteamiento de los niveles y texturas, intentando aprovechar la potencia gráfica que ofrecía la videoconsola. El  juego continúa la línea narrativa con Doom 2. El 3 de agosto del 2004 fue lanzado al mercado Doom 3, que incluye motores 3D más  potentes y una ambientación única para videojuego de esta clase. 

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 STAR WARS es un juego de acción en el que hay que ayudar a Luke Skywalker a destruir a todos los soldados del Imperio galáctico,  golpeando con su espada a todos lo enemigos en la cabeza para destruirlos antes de que escapen. 

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 ROAD RACE (coches de carrera), es un juego de autos, con obstáculos en la pista y los conductores de otros vehículos. Racing en un  circuito pequeño, que varía en cada nivel, recogiendo los puntos de bonificación que mejora el coche 

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3.6.4 Televirtualidad    Estos sistemas mezclan la telepresencia con sistemas de realidad virtual obteniendo una especie  de  simulación  continua.  De  esta  manera  el  computador  genera  entradas  que  mezcla  con  la  visión  que  el  usuario  está  obteniendo  en  ese  momento  del  mundo  real.  Ejemplo,  mientras  un  deportista  realiza  prácticas  de  entrenamiento  recibe  estímulos  que  el  computador  recoge  (ejemplo,  usa  sistemas  de  información  meteorológica),  permitiendo  su  acondicionamiento  a  factores ambientales que se presenten en el sitio de competencia.   

3.6.5 Sistemas de Realidad Mixta     Si  se  fusionan  los  sistemas  de  telepresencia  y  realidad  virtual  obtenemos  los  denominados  sistemas de Realidad Mixta. Las entradas generadas por el computador se mezclan con entradas  de telepresencia y/o la visión de los usuarios del mundo real, esto se logra cuando una persona  escoge  fiarse  del  mundo  real  como  línea  de  referencia,  pero  utiliza  visores  de  cristal  transparentes  ó  un  tipo  especial  de  casco  HMD  que  tiene  una  pantalla  especial  la  cual  es  transparente  a  la  luz  que  ingresa  proveniente  del  mundo  real,  pero  que  a  la  vez  refleja  la  luz  apuntada a ella mediante los dispositivos ópticos ubicados en el interior del HMD.     El  casco  le  permite  realzar  la  percepción  al  operador  con  respecto  del  mundo  real,  superponiendo esquemas, diagramas, textos, referencias, etcétera.    

3.6.6 Sistemas de Realidad Virtual en Pecera     Este  sistema  combina  un  monitor  de  despliegue  estereoscópico  utilizando  lentes  LCD  con  obturador acoplados a un rastreador de cabeza mecánico. El sistema resultante es superior a la  simple combinación del sistema estéreo WoW debido a los efectos de movimientos introducidos  por el rastreador.   

3.6.7 Sistemas de realidad virtual múltiples    Este  sistema  combina  estímulos  visuales,  auditivos,  táctiles,  de  movimientos,  con  aplicaciones  de inteligencia artificial y percepción que hace que el mundo virtual casi sea real. Ejemplo, los  nuevos sistemas de entrenamiento del ejército norteamericano   

3.7 Mundos Virtuales    Un  mundo  virtual  se  podría  definir  como  “una  simulación  por  ordenador  de  un  espacio,  que  normalmente es una representación en tres dimensiones de entornos reales ó imaginarios”. Dentro de un  mundo  virtual,  nos  desplazamos  e  interactuamos  con  el  resto  de  usuarios  mediante  una  representación,  denominada  avatar.  Esta  simulación,  llamada  avatar,  es  literalmente  “una  representación del usuario en el mundo virtual”, estas características corporales humanas, así como  también gestos, actitudes e incluso acciones que el humano convencional, no podría hacer en el  mundo real, como volar sin la asistencia de algún aparato.     A  la  internet 3D,  se  la  ha  llamado  mundos virtuales  en  línea,  integra  una  serie  de  recursos  que  permiten  al  usuario,  además  de  comunicarse  con  otros  en  la  red,  tener  acceso  también  a  servicios “tradicionales” de Internet, pero con una nueva perspectiva. La clave en el uso de la  Internet  3D  consiste  en  la  virtualización  del  propio  usuario;  el  usuario  puede  personalizar  su  avatar tanto como desee, o incluso falsificarlo para que no se parezca en lo absoluto al original. 

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Un grupo de herramientas de personificación permite agregar ó quitar cabello, cambiar el tipo  de cara, ojos y nariz, amoldar el cuerpo del avatar, vestirlo con las telas y estilos que el usuario  prefiera.     La  mayoría  de  mundos  virtuales,  tal  y  como  los  conocemos  ahora,  responden  a  las  características de los MMORPG, (Massive Multiplayer Online Role‐Playing Games), Juegos de  Rol  Multijugador  Masivo  Online.  Son  videojuegos  que  permiten  a  miles  de  jugadores  introducirse en un mundo virtual de forma simultánea a través de Internet, e interactuar entre  ellos.    Su origen se remonta a 1985, cuando Randy Farmer y Chip Morningstar de LucasFilm, crearon  un  mundo  virtual  llamado  Habitat  para  usuarios  de  Commodore  64,  permitía  a  más  de  16  jugadores  simultáneos  online  y  tenía  un  entorno  gráfico  de  interacción.  La  evolución  de  este  tipo de videojuegos ha sido imparable, uno de los más destacados fue Ultima Online de Richard  Garriott  (1997),  que  es  el  juego  MMORPG  que  más  tiempo  ha  estado  online  y  el  primero  en  conseguir 100.000 suscriptores.    La evolución de los mundos virtuales que se han ido desarrollando en los últimos 27 años, nos  indica  que  sólo  son  el  principio  de  una  tendencia  que  cada  vez  evoluciona  más.  Algunos  ejemplos de mundos virtuales para Internet son: World Chat (1994, propiedad de Worlds.com  IBM,  Coca  Cola,  VISA),  Active  Worlds  (1999),  Whyville  (1999),  Habbo  (2000),  Cyworld  Korea  (2000),  The  Sims  Online  (2002),  There.com  (2003),  Entropia  Universe  (2003),  Second  Life  (Version  beta  2002,  empresas  reales  como  Adidas,  American  Apparel,  Sun  Mycrosystems,  Toyota,  IBM,  Sony‐BMG,  Dior,  MTV,  Nissan,  Reuters,  ING  Direct,  Universidad  de  Harvard,  Gobierno  Sueco.  Etc.  experimentan  nuevos  modelos  de  negocio,  comunicación  e  interacción),  Teen Secondlife (2006).    Siguiendo  los  criterios  de  Betsy  Book  de  la  revista  “Virtual  Worlds  Review”,  existen  en  la  actualidad  más  de  100  Mundos  Virtuales  en  línea  (MUVEs),  que  se  podrían  clasificar  de  la  siguiente manera: para niños, para jóvenes, de 20 a 30 años, para más de 40, para formadores,  para  novatos,  para  artistas,  para  acceso  telefónico,  acceso  gratuito,  para  Mac,  para  ancho  de  banda. Ver “Anexo 1 – Listado de mundos virtuales en línea (Muves), según criterios de Virtual Worlds  Review (Betsy Book)”.    Se  puede  decir  que  existen  tres  tipos  básicos  de  Mundos  Virtuales  que  pueden  existir  por  separados como también mezclados entre sí:     Mundo Muerto: Es aquel en el que no hay objetos en movimiento ni partes interactivas,  por  lo  cual  solo  se  permite  su exploración. Suele  ser  el que  vemos  en  las  animaciones  tradicionales,  en  las  cuales  las  imágenes  están  pre  calculadas  y  producen  una  experiencia pasiva.     Mundo Real: Es aquel en el cual los elementos tienen sus atributos reales, de tal manera  que  si  miramos  un  reloj,  marca  la  hora.  Si  pulsamos  las  teclas  de  una  calculadora,  se  visualizaran las operaciones que esta realiza y así sucesivamente.     Mundo Fantástico: Es el que nos permite realizar tareas irreales, como volar ó atravesar  paredes.  Es  el  típico  de  entorno  que  visualizamos  en  los  videojuegos,  pero  también  proporcionan  situaciones  interesantes  para  aplicaciones  serias,  como  puede  ser:  observar un edificio volando a su alrededor ó introducirnos dentro de un volcán.    

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Por su parte KZERO Worldswide11, nos presenta una interesante clasificación por sector de los  mundos virtuales en Internet.   

  Figura 12. Mundos virtuales por sector de KZERO Fuente: Web www.kzero.co.uk 

   

3.8 Problemas actuales de la Realidad Virtual    Existen algunos problemas por resolver, para garantizar la satisfacción como futuros usuarios a  nivel  sistemático  y  no  casual.  Estos  problemas  están  siendo  revisados  en  la  actualidad  por  numerosos  equipos  humanos,  a  nivel  técnico  y  científico.  Entre  los  principales  problemas  tenemos:     1. Representación  2. Realimentación háptica (ʺhaptic feedbackʺ)  3. Demora (ʺlagʺ) en tiempo de respuesta  4. Angulo de visualización  5. Malestar por uso prolongado   

3.8.1 Representación    A  diferencia  con  el  mundo  real,  constituido  en  su  nivel  primario  por  átomos  y  moléculas,  un  mundo  virtual  está  constituido  por  polígonos  que  son  los  bloques  básicos  constructivos  de  la  computación  gráfica.  Los  polígonos  están  formados  por  ʺmallasʺ  que  sirven  para  representar                                                              11

 Web de KZERO Worldswide http://www.kzero.co.uk/ 

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objetos y escenarios, resultan indispensables en la construcción de mundos virtuales. A mayor  número de polígonos en la representación de un objeto o escenario, más delicada será la imagen  que observamos. Por otro lado, a mayor número de polígonos, mayor exigencia a la velocidad  de procesamiento necesaria para presentar la imagen en tiempo real.     El  ser  humano  posee  una  adaptable  capacidad  de  percepción,  por  ejemplo,  los  dibujos  animados con un mínimo de 500 polígonos por segundo son ampliamente aceptados. Pero, en  el caso de Realidad Virtual, el problema va más allá, ya que esa imagen debe:    a. Poseer tridimensionalidad  b. Sincronizar  los  cambios  originados  por  el  desplazamiento  del  usuario,  incluyendo  la  resolución  de  problemas  de  visibilidad  de  múltiples  objetos,  muchos  de  los  cuales  pueden hallarse en movimiento.  c. Ser  tratada  mediante  sombras  y  efectos  especiales,  para  mantener  la  ilusión  de  credulidad.  d. Tener información complementaria de sonido, tacto y fuerza.    Se ha estimado que el representar imágenes del mundo real representa una exigencia de entre  80 y 100 millones de polígonos por segundo, este problema se está resolviendo poco a poco. En  la  actualidad  tenemos  celulares  como  el  Nokia  N8  capaces  de  representar  35  millones  de  polígonos por segundo, la PS3 es capaz de llegar hasta 275 millones de polígonos por segundo,  y la Wii que llega a 100 millones de polígonos por segundo. La GPU NVIDIA® Quadro® 6000  con  la  nueva  tecnología  Scalable  Geometry  Engine™  permite  procesar  hasta  1,3  billones  de  triángulos por segundo.   

3.8.2 Realimentación háptica    Otro  problema  a  enfrentar  dentro  del  tema  de  realimentación  háptica  es  el  denominado  ʺretroalimentación de fuerzaʺ, este es el efecto que busca imitar a la realidad, oponiendo campos  de  fuerza  que  permitan,  por  ejemplo,  al  chocar  o  empujar  objetos,  obtener  una  oposición  o  rechazo de parte de los mismos.     Los  despliegues  hápticos  no  son  diseñados  como  simples  máquinas  de  tacto  sino  más  bien  como  ambientes  de  trabajo,  con  estos  una  persona  puede  alcanzar  conocimientos  sobre  las  propiedades asociadas con los objetos representados (tales como peso y solidez), a partir de las  señales suministradas por el dispositivo empleado. Aún disponiendo del llamado “Software de  colisión”, una aplicación puede fallar durante una caminata simulada y permitir que el usuario  deambule a través de las paredes.     Son  mucho  los  dispositivos  creados,  como  el  traje  con  respuesta  Háptica  que  ayudará  a  enriquecer la experiencia de uso del Kinect, que ha sido diseñado y creado por la Universidad  de Aachen, en Alemania, en el 2012.    

3.8.3 Demora en tiempo de respuesta    Los problemas de demora se refieren a la actualización de la imagen a medida que el visitante  se desplaza en el ambiente virtual. En una situación ideal, cuando se gira la cabeza mientras se  usa un casco visor (HMD) u otro dispositivo para visualización, las imágenes no deberían dar  saltos,  pero  esto  resulta  difícil  de  lograr  aún  en  el  avance  actual  de  la  tecnología.  Hay  dos  factores que intervienen para que esto ocurra: la Demora y la tasa de refresh de cuadros.   

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La  Demora  o  Lag  es  la  medida  de  tiempo  entre  “el momento en el cual una persona se mueve y el  momento  en  que  el  computador  registra  el  movimiento”.  La  Demora  implica  un  problema  de  proporciones  en  teleoperaciones  puesto  que  estas  actividades  exigen  perfecta  sincronización  entre los movimientos del usuario y los del robot que se ʺhabitaʺ temporalmente.     La  tasa  de  refresh  de  cuadros  es  “el  número  de  cuadros  que  un  computador  puede  generar  en  un  determinado lapso”, generalmente se expresa en número de cuadros por segundo. La mínima tasa  requerida para una apropiada interacción con respecto al mundo virtual es de 15 a 20 cuadros  por  segundo.  Existen  tres  factores  básicos  en  un  ambiente  virtual  que  se  relacionan  con  el  problema  de  la  tasa  de  refrescado  de  cuadros.  Estos  son:  Los  polígonos,  el  método  de  despliegue (display), y el tamaño de despliegue.     Ambos  problemas  demora  y  tasa  de  refresh  centran  la  solución  de  sus  inconvenientes  en  el  hardware.   

3.8.4 Ángulo de visión    Es  difícil  precisar  un  campo  óptimo  de  visión  en  Realidad  Virtual  ya  que,  lo  que  en  un  caso  puede resultar adecuado, en otro puede no serlo. Por ejemplo, si se le ofrece un amplio campo  de visión a una persona que necesita concentrarse en cumplir una tarea específica, se encontrará  que son más los problemas que se le crean que los beneficios que se derivarán de esta acción,  por  cuanto  un  amplio  campo  de  visión  pudiera  ofrecerle  muchas  distracciones.  En  el  otro  extremo, si se le da un campo muy estrecho de visión a una persona que está buscando alcanzar  una percepción global, resultará inefectivo.    Otro aspecto de la problemática del ángulo de visión lo constituye su relación con el “Malestar  por uso prolongado de Realidad Virtual, VIMS”. Los investigadores han encontrado que una forma  de evitar el vértigo y malestar asociado por conflictos entre pistas visuales y viscerales, es la de  limitar el ancho de campo de visión a no más de 60 grados horizontales. Aún cuando esto sea  cierto, es casi imposible simular la sensación de inmersión en un campo tan pequeño.   

3.8.5 Malestar por uso prolongado 12    Los  sistemas  sensoriales  del  ser  humano  operan  como  una  maquinaria  cuidadosamente  entonada, la simple tarea de caminar erguido manteniendo un balance, es lograda a través de  relaciones precisas entre los diversos músculos y los mecanismos sensoriales.     Se  estima  que  un  10%  de  los  usuarios  de  RV,  son  afectados  por  el  malestar  derivado  del  uso  prolongado de este tipo de sistemas. Esto se debe a la falta de validación entre los sentidos de  estas  personas  y  las  señales  contradictorias  que  son  recibidas  por  los  ojos  y  el  sentido  de  posición  del cuerpo.  A  este  fenómeno se  le  ha  llamado  ʺsim‐sickness o mal del movimientoʺ.  Este  malestar  es  inducido  por  los  efectos  de  inmersión  en  mundos  virtuales,  cuando  los  usuarios  cibernautas  se  encuentran  volando,  girando,  etc.,  sus  síntomas  se  asemejan  a  los  experimentados por los astronautas cuando entran en caída libre ó por los pasajeros mareados a  bordo de un barco.    Se  han  manifestado  síntomas  de  incomodidad  y  nauseas  durante  experiencias  de  Realidad  Virtual,  si  la  tasa  de  cuadros  por  segundo  tiene  unos  valores  determinados.  Se  hace  cada  vez                                                              12

 So, RHY and Lo, WT (1999) ʺCybersickness: An Experimental Study to Isolate the Effects of Rotational Scene  Oscillationsʺ. Proceedings of IEEE Virtual Reality ʹ99, Conference March 13 al 17, 1999, Houston, Texas. 

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más  claro  que  los  efectos  sobre  el  sentido  del  cuerpo,  en  términos  de  lo  que  está  haciendo  durante  experiencias  de  Realidad  Virtual  puede  resultar  considerablemente  complejo  e  impredecible. (MARKER, Graciela)    Una forma de combatir la VIMS es la inclusión de un período de “calentamiento o adaptación”  a la experiencia virtual. Las investigaciones actuales muestran que la nausea tienden a ocurrir  durante la exposición inicial de un usuario a una simulación específica, especialmente cuando  existen  muchas  pistas  visuales.  Cuando,  por  ejemplo,  se  generan  frecuentes  movimientos  de  arranque  y  detención;  y  frecuentes  cambios  en  la  aceleración,  el  usuario  puede  experimentar  VIMS. En este sentido, la adaptación gradual mediante el período de calentamiento, suministra  una clave para reducir el malestar inducido en el usuario de Realidad Virtual.   

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CAPÍTULO 4 ‐ ARQUITECTURA DE UNA APLICACIÓN  DE REALIDAD VIRTUAL 

  El objetivo básico de la RV es producir un entorno que sea indiferenciado de la realidad física,  tomando  el  mundo  físico  y  sustituyéndolo  por  entrada  y  salida  de  información,  tal  como  la  visión, sonido, tacto, etc.     La  arquitectura  del  diseño  de  una  aplicación  de  realidad  virtual,  debe  facilitar  a  los  múltiples  desarrolladores  la  integración  de  nuevos  códigos,  mantenimiento  y  reutilización.  Algunos  conceptos  sobre  los  enfoques  empleados  para  el  desarrollo  general  de  aplicaciones,  son  aplicables en el desarrollo de sistemas de Realidad Virtual.     (BURDEA  &  COIFFET,  2003),  definieron  algunos  componentes  clásicos  de  un  sistema  de  RV,  que aún se mantiene vigentes   

  Figura 13. Componentes clásicos de un sistema de RV según Burdea y Coiffet  Fuente: Virtual Reality Technology, Burdea y Coiffet, 2003 

  El  computador  y  el  software  especial  que  se  utiliza  para  crear  la  ilusión  de  Realidad  Virtual  constituye lo que se ha denominado ʺmáquina de realidadʺ (reality engine).     Un  modelo  tridimensional  detallado  de  un  mundo  virtual  es  colocado  en  la  memoria  del  computador, cuando un participante levanta su vista ó mueve su mano, la ʺmáquina de realidadʺ  entrelaza los datos que fluye de los sensores del usuario con las representaciones actualizadas  del mundo virtual almacenado, para producir el artificio de una simulación tridimensional.     El computador transforma el modelo digital de un mundo en el patrón apropiado de puntos de  luz,  visualizados  desde  la  perspectiva  apropiada,  e  incluyen  ondas  audibles  mezcladas  en 

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forma apropiada, para convencernos que nos encontramos experimentando un mundo virtual.     La ʺmáquina de realidadʺ es el núcleo de cualquier sistema de realidad virtual porque procesa y  genera  los  mundos  virtuales,  incorporando  a  ese  proceso  uno  o  más  computadores.  Una  máquina  de  realidad  obedece  a  instrucciones  de  Software  destinadas  al  ensamblaje,  procesamiento y despliegue de los datos requeridos para la construcción de un mundo virtual,  debiendo ser lo suficientemente poderosa para cumplir tal tarea en ʺtiempo realʺ con el objeto  de evitar demoras (ʺlagsʺ) entre los movimientos del participante y las reacciones de la máquina  a  dichos  movimientos.  El  concepto  de  ʺmáquina  de  realidadʺ  puede  operar  a  nivel  de  computadores  personales,  estaciones  de  trabajo  o  supercomputador.  La  “máquina de realidad”,  necesita  un  hardware  acorde  con  la  calidad  del  Sistema  de  RV  que  se  quiera  representar,  normalmente se tratan de estaciones gráficas de gran desempeño.     El motor de RV puede estar fundamentado en un modelo cliente‐servidor. El servidor permitirá  la sincronización de las imágenes, el control de colisión de las imágenes, comunicación con los  clientes que visualizarán el mundo virtual; el cliente contendrá el mundo virtual, se comunicará  con  el  servidor,  cada  cliente  podrá  tener  perspectivas  distintas  del  mundo,  mientras  que  el  servidor  enviará  órdenes  para  que  los  clientes  actúen  en  consecuencia.  El  computador  de  un  sistema  de  Realidad  Virtual  maneja  tres  tipos  de  tareas:  entrada  de  datos,  salida  de  datos  y  generación, operación y administración de mundos virtuales.     Los dispositivos de entrada, realizan un seguimiento del usuario y su interacción con el entorno  virtual  (guantes  de  datos,  ratones  3D,  trackers,  etc.).  Los  dispositivos  de  salida  de  datos,  realimentan  los  dispositivos  sensoriales  del  usuario:  sonido,  vídeo  (HMD),  tacto  (guantes  de  datos).     El  software  RV,  es  el  software  para  modelado  de  objetos  virtuales,  que  involucran  a  la  geometría,  modelado  de  textura,  comportamiento  inteligente,  física  de  los  objetos,  dureza,  inercia,  plasticidad  de  superficie,  etc.  Incluye  también  drivers  de  I/O,  lenguajes  de  programación,  bibliotecas/librerías  y  sistemas  autorizados  que  se  usan  para  implementar  interfaces completas para diferentes mundos virtuales. La base de datos, contendrá los objetos  del mundo virtual y sus propiedades.   

4.1 Bucle interactivo    Una aplicación de realidad virtual es probable que se ejecute indefinidamente, ó por lo menos  hasta que el usuario decida detenerlo, por lo que su programación se debe expresar por un lazo.  Para la interacción con el usuario, una aplicación VR consta de tres pasos repetidos en el bucle  del programa (JUBERTIE, 2007):    1. La captura de las acciones del usuario;  2. El tratamiento de la acción a través de la simulación y la producción de una respuesta  3. La emisión de la respuesta para el usuario.    El usuario puede interactuar en cualquier momento con la aplicación, estos pasos constituyen lo  que  se  llama  el  bucle  interactivo.  La  frecuencia  y  la  latencia  del  bucle  determinan  la  interactividad de la aplicación. En ejemplo de este esquema interactivo, se puede encontrar en  la biblioteca GLUT fundamentada en OpenGL.    

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Figura 14. Bucle interactivo de la RV Fuente: Sylvain Jubertie, Web [www.univ‐orleans.fr/] 

  Este  diseño  presenta  varios  inconvenientes,  requiere  una  sincronización  de  los  pasos,  la  integración  de  resultados  de  simulaciones  complejas  incrementan  el  tiempo  de  ejecución  del  bucle. Una posibilidad para resolver este problema consiste en poner en paralelo los pasos del  bucle, pero esto sólo pospondría el problema.     

4.2 Modelo desacoplado para aplicaciones de RV    La Realidad Virtual es una herramienta para numerosos campos científicos, en muchos casos las  aplicaciones de RV son desarrolladas de manera ad hoc para un problema determinado, lo que  hace  difícil  de  expandir  y  mantener  los  sistemas;  es  necesario  entonces  definir  modelos  que  proporcionen un marco de desarrollo, de tal manera que se simplifique su diseño y se facilite su  expansión y distribución.    El  modelo  de  simulación  desacoplado  propone  que  una  aplicación  de  RV  tenga  cuatro  partes  (SHAW,  1993):  El  modelo  geométrico,  La  presentación  (pantalla,  sonido),  La  interacción  y  La  simulación,     Sólo  dos  tareas  se  pueden  ejecutar  simultáneamente,  una  contiene  la  simulación  y  la  otra  las  partes  restantes,  de  hecho  una  simulación  evoluciona  a  sí  misma  cuando  no  se  produce  la  acción  del  usuario.  La  simulación  y  la  interacción  son  dos  procesos  que  pueden  ser  implementados de forma asíncrona, una implementación de este modelo sería:    

  Figura 15. Modelo de simulación desacoplado (Izq.) y Modelo VRID de Tanriverdi (Der.)  Fuente: JUBERTIE, SYLVAIN, 2007. Web [www.univ‐orleans.fr/] 

  El  modelo  VRID  (Diseño  de  interfaz  virtual  reality),  va  más  allá  del  enfoque  de  disociar  las  diferentes partes de la aplicación. (TANRIVERDI, 2001) 

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  El  modelo  de  simulación  desacoplado  de  la  aplicación  (modelo  geométrico,  presentación,  interacción y simulación) se apoya en la parte del “mediador”. El programador puede configurar  el  mediador,  con  el  fin  de  definir  el  acoplamiento  que  quiere  entre  sus  diferentes  partes  de  códigos,  la  eficacia  de  este  modelo  está  limitada  por  el  acoplamiento  de  centralización  y  comunicación, y por lo tanto del rendimiento del mediador.     Estos  modelos  de  alto  nivel  facilitan  el  diseño  del  código  y  su  distribución  en  máquinas  paralelas mediante el uso de una estructura de tareas que pueden ser disociadas, lo cual mejora  el  rendimiento  y  consideran  las  simulaciones  más  pesado.  Sin  embargo,  estos  modelos  están  limitados  a  un  número  definido  de  tareas,  ya  sea  por  el  diseño  del  modelo  o  por  que  se  administra de forma centralizada las tareas.     

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CAPÍTULO 5 – TECNOLOGÍAS USADAS EN LA RV 

  En un sistema de realidad virtual no inmersiva, los dispositivos de entrada necesarios pueden  reducirse a un monitor y a un simple mouse, pero cuando se trata de un sistema inmersivo, las  cosas  se  empiezan  a  complicar.  Se  debe  disponer  de  sensores  de  posición  para  averiguar  la  dirección  en  la  que  el  usuario  está  mirando  y  su  posición  relativa  en  el  mundo  virtual.  Simultáneamente,  el  sistema  puede  estar  recibiendo  información  de  un  guante  de  datos  y  procesándolo para mostrar una representación de la mano del usuario o cibernauta dentro del  mundo  virtual,  lo  que  hace  indispensable  el  uso  de  dispositivos  que  simulen  los  estímulos  sensoriales que recibimos a diario.    Por  medio  de  cascos  o  gafas  estereoscópicas  podemos  simular  la  visión  tridimensional,  y  veremos  el  mundo  a  nuestro  alrededor;  mediante  el  uso  de  guantes  podemos  tomar  y  manipular  los  elementos  del  entorno,  de  una  forma  natural  e  intuitiva;  y  mediante  el  uso  de  otros dispositivos podemos oír y hasta sentir el entorno que nos rodea.    En  este  documento  no  se  pretende  hacer  un  listado  completo  de  todos  los  periféricos/dispositivos, ni elementos concretos de las tecnologías existentes, pero si se presenta  las diferentes áreas tecnológicas que involucran la RV y en cada una de ellas se dan ejemplos de  dispositivos  o  marcas  comerciales  concretas,  la  cual  ilustrara  la  tecnología  y/o  su  importancia  histórica.     Los dispositivos de entrada (Interacción), son utilizados por el usuario para indicar las acciones  que  quiere  realizar  en  el  mundo  virtual,  indicándole  que  desea  desplazarse,  caminar  hacia  algún sitio, cambiar el punto de vista, interactuar con algún objeto del mundo virtual. Según el  grado de interacción del usuario en la RV, se clasifican en dispositivos de interacción primarios  o secundarios.      Dispositivos  de  interacción  primarios:  Guantes  de  datos,  Joysticks  3D,  Mouse  3D,  trajes  de  datos,  son  aquellos  que  el  usuario  maneja  a  voluntad  para  llevar  a  cabo  operaciones precisas en el mundo virtual, son conocidos también como dispositivos de  control.   Dispositivos de interacción secundarios: Posicionadores electromagnéticos ó emisores  de  ultrasonidos,  asumen  la  tarea  de  enviar información  al  computador  sobre aspectos  del  mundo  físico  sin  que  el  usuario  intervenga  en  ello.  Son  conocidos  también  como  dispositivos de localización    Los Dispositivos de salida (inmersión), proporcionan al usuario la sensación de estar dentro del  mundo  virtual  creado  por  el  computador,  generando  sensaciones  para  los  sentidos  humanos  que simulan el entorno virtual.    

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  



Generadores  de  imágenes:  Cascos  visores  ó  HMD,  sistemas  binoculares  ó  BOOMs,  gafas estereoscópicas.   Generadores  de  sonidos:  Cascos  auditivos  para  incrementar  la  sensación  espacial,  sonido tridimensional.  Elementos  para  la  manipulación  táctil:  Para  apreciar  densidades  y  pesos  entre  otras  sensaciones, incluyen las sensaciones de fuerzas de realimentación. Estas características  se usan en conjunto con elementos de control tipo: ratones, Joysticks, guantes, etc.  Otros: Incluyen rampas, plataformas, vehículos. 

  Los guantes de datos, traje de datos y parte de vestuarios son considerados dispositivos de E/S .  En general estas tecnologías se caracterizan por el número de grados de libertad (DOF,  degrees of  freedom)  que  tiene  y  por  las  funciones  que  pueden  realizar  los  usuarios  con  estos  dispositivos,  ejemplo, seis grados de libertad (6 DoF), se refiere al movimiento en un espacio tridimensional,  es  decir,  la  capacidad  de  moverse  hacia:  delante/atrás,  arriba/abajo,  izquierda/derecha.  El  movimiento  a  lo  largo  de  cada  uno  de  los  ejes  es  independiente  de  los  otros,  y  cada  uno  es  independiente de la rotación sobre cualquiera de los ejes.    Muchas de las tecnologías presentadas no son específicas de la realidad virtual, pero todas ellas  se pueden utilizar en aplicaciones de Realidad Virtual, en el “Anexo 2 ‐ Cuadros comparativos  de  característica  y  precios  de  componentes  relacionados  a  la  RV”,  se  encuentran  algunos  cuadros comparativos de las características básicas de estos dispositivos, así como su precio.   

5.1 Tecnología gráfica    Los  gráficos  por  computador  son  el  área  más  antigua  y  tecnológicamente  más  avanzada.  La  tecnología gráfica, a la tecnología electrónica que hace posible generar los estímulos gráficos en  el computador, tanto de tarjetas de gráficos 2D, como las aceleradoras 3D.     Empezó a desarrollarse a partir de las necesidades de la visualización científica de datos y se ha  beneficiado  enormemente  de  la  gran  cantidad  de  investigación  realizada  en  el  ámbito  de  los  gráficos por computador. El incremento en capacidad de cálculo de las CPU ha colaborado a su  rapidísima  reducción  de  precio  y  aumento  de  prestaciones,  actualmente,  un  computador  doméstico ó un vídeo consola, tienen capacidades gráficas que hace 5 años estaban disponibles  solo  a  equipos  de  precios  desorbitantes,  y  disponibles  en  empresas  o  laboratorios  de  gran  tamaño.  En las tarjetas de generación 2D las características principales son:    Característica  Detalle  Llenado de píxeles o Cantidad  de  píxeles  que  la  tarjeta  puede  pintar  por  segundo.  Se  mide  en  millones de píxeles por segundo: Mpixels/s. A mayor cantidad, mejor tarjeta.  Píxel Fillrate  Resolución 

Profundidad del  color o Color Depth 

Cantidad  de  píxeles  horizontales  por  píxeles  verticales  que  puede  mostrar  en  una  pantalla.  Se  valora  el  hecho  de  que  pueda  llegar  a  resoluciones  altas,  pero  entonces habrá más píxeles por llenar.  Cantidad de bits que se utilizan para codificar el color de un píxel. Se espera que  como  mínimo  se  utilicen  16,  pero  lo  normal  es  utilizar  24  y  los  sistemas  más  completos  dan  32.  Estas  codificaciones  dan  65.535  colores,  16.777.215  colores  y  4.294.967.295 colores respectivamente. 

Tabla 4. Característica de las tarjetas gráficas 2D    Las tarjetas aceleradoras 3D sirven para presentar escenarios de RV, juegos, para programas de  diseño gráfico 3D, si se trabaja con programas tipo ʺOfficeʺ, no se obtendrán beneficios de estas  tarjetas.  Las  tarjetas  aceleradoras  3D  mantienen  las  mismas  características  de  las  2D,  pero  además poseen: 

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  Característica  Polígonos por  segundo   (en realidad  triángulos por  segundo) 

Profundidad del  Z‐buffer 

Memoria de  texturas  Filtrado bilineal o  trilineal 

Antialiasing 

Detalle  La  forma  en  que  se  generan  los  gráficos  en  3D,  es  a  partir  de  polígonos.  Estos  polígonos, usualmente triángulos, se unen, colorean, texturizan, etc., para formar  objetos complejos. Como más compleja sea una escena, más polígonos tendrá. Por  esta  razón  es  importante  que  se  generen  muchos  polígonos  por  segundo.  Actualmente, las aceleradoras 3D domésticas de bajo costo generan alrededor de  500.000 triángulos por segundo, mientras las tarjetas de alto rendimiento decenas  de millones de triángulos por segundo.  Los  polígonos  3D  se  pintan  mirando  en  cada  píxel  que  lo  componen,  su  profundidad en el entorno 3D con respecto al punto de vista. En otras palabras, se  calcula  la  coordenada  Z  del  píxel,  esta  coordenada  Z  se  compara  con  la  coordenada Z del píxel de pantalla donde iría pintado el píxel del polígono. Si la  Z del píxel del polígono es menor que la del píxel de pantalla, entonces se pinta;  caso  contrario,  no  se  pinta,  quedando  el  mismo  el  color  del  pixel  que  había  en  pantalla.  La precisión de esta comparación depende de la cantidad de bits utilizados para  almacenar  la  coordenada  Z  de  cada  píxel  de  pantalla.  Actualmente,  es  habitual  que los Z‐buffers utilicen 24 bits por píxel.  Esto  hace  referencia  a  la  cantidad  de  memoria  RAM  que  dispone  la  tarjeta  para  almacenar las texturas. Si la tarjeta aceleradora 3D, tiene más memoria, entonces  menos deberá utilizar la RAM del computador y más rápido será.  Es la forma en que se calcula el texturizado de los triángulos para que las texturas  no  produzcan  el  efecto  de  que  flotan  y  tengan  una  apariencia  más  nítida.  El  filtrado trilineal es mucho más costoso en cálculos y tiempo que el bilineal   Es el efecto de disimular los efectos de escalera ó dientes de sierra que se produce  en las aristas ó líneas diagonales. Al ser un proceso costoso en cálculo y tiempo, y  complejo de implementar  en  hardware,  no  todas las  tarjetas lo ofrecen.  Hay  que  distinguir entre antialiasing de líneas, de aristas y de pantalla completa. Cada tipo  es más complejo y más completo respectivamente. 

Tabla 5. Característica de las tarjetas gráficas 3D    Las marcas históricamente importantes de las tarjetas gráficas son:     Silicon Graphics International13 (antes SiliconGraphics, Inc.): Fue una de las primeras  marcas  especializadas  en  gráficos  3D  y  lideró  el  mercado  de  forma  importante,  actualmente  ya  no  es  diseñador  de  hardware  gráfico  especializado,  pero  sigue  siendo  un  fabricante  a  partir  de  componentes  de  otras  marcas  importantes.  Adquirida  por  la  empresa Rackable en el 2009.     Evans  &  Sutherland  Computer  Corporation 14 :  La  empresa  del  pionero  Ivan  Sutherland, es una de las más antiguas y aún sigue aportando importantes productos e  innovaciones, como productos de visualización y de cúpulas tipo domo. Su negocio de  simulación, lo vendió en el 2006 a la empresa Rockwell Collins.     NVIDIA15:  Líder  en  el  campo  de  la  visualización  computacional,  inventó  la  GPU  en  1999. La compañía es propietaria de más de 2300 patentes en todo el mundo, algunas de  las  cuales  proporcionan  diseños  y  conceptos  esenciales  para la  informática actual. Los  tres tipo de tarjetas que ofrece son: Geforce GTX (lo mejor en GPUʹs de NVIDIA en la  actualidad), Geforce GTS Y GT (alto rendimiento para vídeos y fotos HD, realismo del 

                                                             Empresa SGI: http://www.sgi.com/   Empresa Evans & Sutherland: http://www.es.com/  15 Empresa de nVidia: www.nvidia.es/object/who‐are‐nvidia‐es.html  13 14

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cine en 3D y gráficos de alta resolución para los juegos de última generación), y Geforce  (acelera aplicaciones y juegos).    

AMD 16 ,  Advanced  Micro  Devices  Inc.  ó  AMD,  multinacional  estadounidense  de  semiconductores,  con  sede  en  Sunnyvale,  California,  desarrolla  procesadores  y  tecnologías  relacionadas  a  gráficos.  Después  de  adquirir  a  la  empresa  fabricante  de  procesador de gráficos ATI Technologies en el 2007, AMD formó el Grupo de Productos  Gráficos AMD y la reestructuración de algunas de sus líneas de productos combinados.  Los  siguientes  son  procesadores  gráficos  y  tecnologías  por  parte  de  AMD:  Radeon  y  Mobility  Radeon  para  móviles.  FirePro  procesador  de  gráficos  para  estaciones  de  trabajo  fundamentado  en  la  serie  Radeon,  tiene  éxito  las  series  FireGL  y  FireMV.  FireStream  procesador  de  flujo  diseñado  para  utilizar  el  procesamiento  de  flujo  /  GPGPU  (Graphics  Processing  Units  de  uso  general)  Eyefinity,  permite  hasta  6  monitores  conectados  a  una  tarjeta  de  sonido  envolvente  para  permitir  la  vista  de  pantallas  panorámicas.  EyeSpeed,  permite  experimentar  los  juegos  con  acciones  y  reacciones  de  la  vida  cotidiana.  características  como  los  efectos  físicos,  inteligencia  artificial (IA), y mucho más. 

  

3DFX  INTERACTIVE17 fue  una  compañía  que  se  especializa  en  la  fabricación  tarjetas  de gráficas 3D. Fue pionera en el campo durante la década de 1990 hasta el año 2000,  hasta  el  15  de  octubre  de  2002  que  se  declaró  en  quiebra,  su  sede  estaba  en  San  José,  California,  muchos  de  sus  activos  de  propiedad  intelectual  fueron  adquiridos  por  su  rival, Nvidia. 

   

5.2 Sistemas de posicionamiento espacial    Para  lograr  una  sensación  integral  de  inmersión  en  el  mundo  virtual  es  importante  tener  una  relación  directa  entre  el  movimiento  del  cuerpo  y  la  acción  en  el  ambiente  computacional,  lo  que  se  denomina  paralelismo  cinético  (Motion  Paralax).  Es  especialmente  importante  para  controlar la visión del entorno digital, la inclinación, al desplazar la cabeza ó para la localización  de las distintas partes del cuerpo.     Están presentes en todos los sistemas de realidad virtual, dan información al computador sobre  la posición y orientación del usuario (o alguna parte específica del cuerpo: mano, cabeza, etc.).  Se pueden destacar varias características comunes a todos ellos:    Característica genéricas  Detalle  Si el sistema está pensado para trabajar en el plano (2D) o en el espacio 3D.  Dimensión  Conexión  al  Esto  a  si  se  conectan  mediante  un  cable,  o  bien  si  disponen  de  algún  sistema  inalámbrico.  computador  Grados de libertad 

Cuantos  tipos  posibles  de  medidas  puede  realizar  el  sistema  dentro  de  su  dimensión. Cuando se trabaja en el espacio 3D, se tienen tres grados de libertad  para las TRASLACIONES (X, Y, y Z; (horizontal, vertical y profundidad), y tres  para las ROTACIONES (respecto al eje X, al Y, y al Z; o pitch, yaw y roll).  

                                                            16 17

 Empresa AMD: www.amd.com/us/products/desktop/graphics/Pages/desktop‐graphics.aspx   Página Web de 3DFX Interactive  actualmente: www.geforce.com/ 

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Característica genéricas 

Detalle  Ejemplo,  en  el  plano  se  pueden  medir  los  desplazamientos  en  X  y  en  Y  (horizontal  y  vertical), esto se dice que son 2 DOF (dos grados  de  libertad)  de  traslación.  También  se  puede  medir el ángulo de rotación respecto de un punto,  y por lo tanto se dice que es un grado de libertad.     Un  sistema  3D  que  pueda  medir  posición  y  orientación,  será  un  sistema  con  seis  grados  de    libertad  (6  DOF).  También  se  consideran  grados  de  libertad  la  posibilidad  de  pulsar  un  botón,  o  girar un potenciómetro.  Número  de  medidas  por  unidad  de  tiempo  que  el  sistema  de  seguimiento  proporciona al computador.  Si las medidas que realiza el sistema, son medidas de incremento ó decremento  respecto  a  las  anteriores  (medidas  relativas)  o  si  son  medidas  que  hacen  referencia a un sistema coordenadas físicas prefijadas (medidas absolutas). No es  que un sistema sea mejor que otro, simplemente hay aplicaciones en las que uno  resulta más conveniente que otro.   Tiempo  transcurrido  entre  que  se  produce  un  cambio  en  la  posición  y/o  orientación  del  objeto  y  el  momento  en  que  se  informa  al  motor  de  realidad  virtual  de  este  cambio.  Si  este  tiempo  es  lo  suficientemente  pequeño,  no  será  perceptible para el usuario. A menor retardo mejor es el sistema.  Diferencia  entre  la  posición  real  del  objeto  y  la  que  proporciona  el  sistema  de  seguimiento.  Magnitud del mínimo cambio detectable por el sistema de seguimiento.  Precisión  con  que  un  sistema  de  medición  absoluta  puede  volver  a  detectar  la  misma  posición  u  orientación.  Número  de  medida  que  proporciona  el  tracker  cuando el objeto se encuentra en reposo.  Fenómenos o elementos que puedan causar interferencias en las mediciones. Por  ejemplo, los sistemas de ultrasonidos pueden ser interferidos por el golpeteo de  las llaves en un llavero, ya que el choque entre metal genera altas frecuencias.  Variaciones  en  las  medidas  de  la  posición  del  objeto  cuando  este  se  encuentra  quieto.   

Tasa de medida 

Medición  relativa  o  absoluta  Latencia  ó  Lag  ó  delay  (retardo  de  respuesta)  Precisión   Resolución  Repetitividad  medición.  Interferencias  Ruido 

de 

Tabla 6. Características de los sistemas de posicionamiento espacial    Los  sistemas  de  posicionamiento  más  sencillos  son  los  ratones  y  Joystick,  sin  embargo  estos  dispositivos  han  sido  fundamentalmente  desarrollados  para  movimientos  bidimensionales  y  plantean  problemas  para  el  desplazamiento  tridimensional.  Diseños  más  sofisticados  como  volantes,  Joysticks  3D  y  TrackBall  permiten  el  desplazamiento  tridimensional  de  manera  más  eficiente.     Para poder controlar el movimiento es necesario colocar rastreadores (trackers) en las distintas  partes del cuerpo. Estos rastreadores pueden ser mecánicos, ultrasónicos, ópticos ó magnéticos  y  permiten  conocer  la  posición  tridimensional  y  la  orientación  (seis  grados  de  libertad)  definiendo exactamente la posición en el espacio.    

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Figura 16. Sensores de posición del movimiento

  A los sistemas de posicionamiento espacial los podemos clasificar en:    Sistemas manuales ó de sobremesa:   o Ratones 2D, Joysticks estándares, Ratones 3D y Sistemas robóticos.   Sistemas de medio y largo alcance:   o Sensores de posición y/o orientación por ultrasonido   o Sensores de posición y/o orientación por cámaras de vídeo   o Sensores de posición y/o orientación por campo magnético   o Sensores de posición y/o orientación por giróscopos   o Sensores de posición y/o orientación usando ultrasonido  o Sensores orientación por cápsulas de mercurio   o Sensores orientación por acelerómetro  o Sensores de posición y/o orientación óptico  o Sensores de posición y/o orientación Mixtos   

5.2.1 Sist. posic. espacial: Sistemas manuales o de sobremesa    Son  sistemas  que  mediante  algún  sistema  controlado  por  la  mano  permiten  dar  órdenes  a  la  aplicación,  en  general,  se  fundamentan  en  sistemas  tipo  ratón  o  tipo  joysticks  con  mayor  ó  menor grado de sofisticación.     Estos sistemas son usualmente del tipo de rastreadores mecánicos, ya que están fundamentados  en  una  conexión  física  entre  el  objetivo  del  seguimiento  y  un  punto  fijo.  El  objeto  al  cual  queremos  medir  su  posición  y  orientación  se  encuentra  en  el  extremo  de un brazo  articulado,  estos  sistemas  proporcionan  una  latencia  muy  pequeña,  pero  tienen  el  inconveniente  de  la  limitada movilidad, que los hace menos manejables.    Sistema  Nombre y Figura Detalle

Ratones 2D 

Joysticks  estándares   

Todos  los  ratones  estándar  son  sistemas  de  posicionamiento  espacial  de  dos  grados  de  libertad  2  DOF (miden las traslaciones en el plano), más los grados  de  libertad  de  sus  botones  (según  modelo  entre  1  y  3).  Todos son de medición relativa y su precisión es bastante  baja.  Todos  los  joysticks  estándar  son  sistemas  de  posicionamiento  espacial  de  dos  grados  de  libertad  (miden  las  traslaciones  en  el  plano),  más  los  grados  de  libertad  de  sus  botones  (según  modelo).  Algunos  miden  la rotación en el plano y por lo tanto tienen un grado de  libertad  más.  Todos  son  de  medición  relativa  y  su  precisión es bastante baja. 

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Sistema 

Nombre y Figura TrackBall, Axsoticʹs 3D‐ Spheric‐Mouse 

Ratón 3D 

  Spaceball, SpacePilot Pro 

Ratón 3D 

  Magellan 

Detalle Sistemas  de  medición  relativa,  se  puede  manipular  las  tres dimensiones al mismo tiempo, Permite que la bola se  mueve dentro y fuera, así como arriba y abajo, que luego  se traduce en cambios en la pantalla en las coordenadas X  y Y, el eje Z es atendidos a través de la rotación de la bola  suspendida.      Sistemas  de  medición  relativa,  esfera  fundamentada  en  sensores  de  tensión  y  torsión.  Los  mouse  modernos  incluso  incluyen  pantalla  LCD,  para  leer  correo  electrónico y más.   

Sistemas de medición relativa, cilindro fundamentado en  sistema óptico.   

Ratón 3D 

Logitech 3D Mouse 

Sistemas de medición relativa, ratón aéreo fundamentado  en sistema de ultrasonido.   

Ratón 3D 

Digitalizadores 3D18 

Sistemas de medición relativa, son sistemas de tipo brazo  robótico  ó  joystick  modificado,  con  diversos  grados  de  libertad,  algunos  con  medición  relativa  y  algunos  con  medición  absoluta.  Por  lo  general  van  asociados  a  los  sistemas de Force Feedback. 

Sistemas  robóticos 

Logitech G27 Racing Wheel 

Sistemas  de  medición  relativa,  sonido  y  sensaciones  se  transmite  como  respuesta del  volante  en  el sistema.  Este  modelo  incluye  luces  LED,  que  dan  información  e  indicaciones durante su uso.  

Volantes y  Pedales19    Logitech Dual Action 

Dispositivos  de  interfaz  humana  (HID),  de  medición  relativa,  alta  relación  señal‐ruido,  con  sensores de movimiento repentino 

Mandos de Juego  (Game Pads20) 

Tabla 7. Sistema de posicionamiento manual o de sobremesa 

                                                               www.tecnun.es   www.logitech.com  20 http://store.gameshark.com/  18 19

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5.2.2 Sist. posic. espacial: Sistemas de medio y largo alcance    Estos  sensores  con  diversos  grados  de  libertad  pueden  ser  adaptados  a  diversas  partes  del  cuerpo  del  usuario  ó  a  objetos  físicos  con  los  que  el  usuario  interactúe.  De  este  modo,  los  sensores  detectan  y  proveen  datos  de  entrada  a  la  aplicación,  los  cuales  son  mapeados  en  acciones directas sobre la experiencia.     Como habíamos mencionado a los sistemas de medio y largo alcance se los clasifica en sensores  de posición y/o orientación por: ultrasonido, cámaras de vídeo, campo magnético, giróscopos,  led’s (infrarrojos), cápsulas de mercurio, acelerómetro, y óptico. Y es así como lo analizaremos.       

5.2.2.1  Sistemas  de  MyL  alcance  ‐  Sensores  de  posición  y/o  orientación  por  ultrasonido    Usan ultrasonido derivado de un transmisor fijo para determinar la posición y orientación del  dispositivo receptor. Funcionan libres de roces mecánicos y que detectan objetos a distancias de  hasta 8m. El sensor emite un sonido y computa el tiempo que la señal demora en regresar. El  sensor recibe el eco producido y lo convierte en señales eléctricas, las cuales son calculadas en el  dispositivo  de  valoración.  Los  sensores  trabajan  solamente  en  el  aire,  pueden  detectar  objetos  con  diferentes  colores,  formas,  superficies  y  materiales.  Los  materiales  pueden  ser  sólidos,  líquidos o polvorientos. Los sensores valoran la distancia temporal entre el impulso de emisión  y el impulso del eco.    Existen  ventajas  y  algunos  problemas  en  este  tipo  de  sensores,  como  no  necesitan  el  contacto  físico  con  el  objeto  ofrece  la  posibilidad  de  detectar  objetos  frágiles,  como  pintura  fresca,  además detecta cualquier material, independientemente del color, al mismo alcance, sin ajuste  ni factor de corrección. Los sensores ultrasónicos tienen una función de aprendizaje para definir  el campo de detección, con un alcance mínimo y máximo de precisión de 6 mm.     El problema que presentan estos dispositivos son las zonas ciegas y las falsas alarmas. La zona  ciega es la zona comprendida entre el lado sensible del detector y el alcance mínimo en el que  ningún  objeto  puede  detectarse  de  forma  fiable.  Al  igual  que  los  sensores  magnéticos,  se  pueden  ver  afectados  por  la  interferencia  de  otros  sistemas  que  utilicen  ultrasonido.  Además,  suelen proporcionar un ratio de actualización bastante baja.   

Figura 17. Tracker ultrasónico de Logitech Fuente: Web de SABIA (Sistemas Adaptativos y Bioinspirados en Inteligencia Artificial), Universidad de Coruña 

 

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5.2.2.2  Sistemas  de  MyL  alcance  ‐  Sensores  de  posición  y/o  orientación  por  cámaras de vídeo    Existen diversos subtipos, la forma general como trabajan es que una o varias cámaras de vídeo  captan las  imágenes  del  usuario u  objeto  a  detectar, y  mediante  complejos algoritmos  pueden  calcular  la  posición  de  extremidades,  cabeza,  etc.  Tiene  la  ventaja  de  ser  totalmente  inalámbricos. Existen los sistemas que captan la posición en 2D como el sistema diseñado por  Myron  Krueger,  utilizan  una  cámara  frontal  al  usuario  que  capta  la  imagen  del  mismo;  el  sistema  extrae  la  silueta  del  usuario  respecto  del  fondo  e  intenta  deducir  la  posición  de  pies,  manos y cabeza.   

Figura 18. Cabina de captura (Izq.), Usuario insertado en el juego (Der.)  Fuente: Mándala de Vivid Group, Canadá 

 

  Otros  sistemas,  que  calculan  posiciones  en  3D,  se  basan  en  poner  unos  marcadores  sobre  el  cuerpo del usuario ó sobre los objetos a detectar; estos marcadores pueden ser pequeñas esferas  fosforescentes, etiquetas de colores vivos o pequeñas luces, unas cámaras situadas alrededor del  área de detección captan las imágenes de los marcadores.     La cantidad de cámaras puede variar desde 3 ó 4 hasta más de 20, se utilizan muchas cámaras  con el fin de reducir al máximo posible las ocultaciones de los marcadores, generando suficiente  redundancia  de  medidas  para  tener  un  cálculo  fiable  de  la  posición  de  cada  marcador.  La  orientación se calcula a partir de dos ó más marcadores según sus posiciones relativas.   

Figura 19. Usuario con marcadores de posicionamiento Fuente: Vicon8i de la empresa Vicon 

   

 

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5.2.2.3  Sistemas  de  MyL  alcance  ‐  Sensores  de  posición  y/o  orientación  por  campo magnético    Los sensores miden los campos magnéticos generados por un transmisor fijo para averiguar la  posición  de  un  objeto  receptor.  Hacen  uso  de  la  triangulación,  empleando  emisores  y  un  número  variable  de  receptores.  Usualmente  proveen  tiempos  de  latencia  bajos,  pero  como  contrapartida, son sensibles al verse interferidos por cualquier objeto que pueda crear un campo  magnético. Existen dos tipos básicos: los fundamentados en el campo magnético de la tierra y  los fundamentados en un campo generado propio.    Fundamentados en el Campo magnético de la tierra    Son los más simples, pero también son imprecisos, funcionan sobre el mismo principio  que  una  brújula,  la  cual  se  orienta  hacia  el  norte.  Son  sensores  de  un  solo  grado  de  libertad (1  DoF),  ya  que  únicamente  determinan  la  rotación  en  el plano  horizontal,  no  obstante son muy útiles para detectar rotaciones que no requieren de gran precisión y  son muy económicos. Estos sistemas son de medida absoluta.    Fundamentados en Generadores de campo magnético propio     Se  basan  en  unos  pequeños  receptores  formados  por  tres  bobinas  de  cobre  situadas  perpendicularmente unas de otras. El receptor se puede colocar en cualquier parte del  cuerpo u objeto, cuando el receptor se mueve dentro del campo magnético, este induce  una corriente eléctrica de distinta intensidad en cada una de las bobinas, dependiendo  de cómo este orientadas respecto al campo magnético, a partir de estas intensidades y  mediante  algoritmos  matemáticos  se  puede  determinar  la  orientación  y  posición  del  receptor  con  respecto  al  emisor.  El  alcance  del  campo  varía  según  modelo,  pero  va  desde  una  esfera  de  100cm  de  diámetro  hasta  un  espacio  de  20x20x10  metros  aproximadamente.  Estos  sistemas  son  de  medida  absoluta,  aunque  se  les  puede  hacer  trabajar en modo relativo.    Los  sistemas  más  conocidos  por  antigüedad,  fiabilidad  y  precisión  son  los  de  la  empresa  Ascensión21 y los de la empresa Polhemus22 (empresa pionera de este campo).   

 

Figura 20. Ascensión 3D Orientación TrakStar (Izq.). Polhemus Fastrack (Der.)  Fuente: Empresa Ascension   Fuente: Empresa Polhemus 

                                                              21 22

 Web de la empresa Ascencion: www.ascension‐tech.com/   Web de la empresa Polhemus: http://www.polhemus.com/ 

50 

 

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Estos sistemas tienen una buena precisión y un retardo de respuesta tolerable, existen diversas  opciones inalámbricas.   

5.2.2.4  Sistemas  de  MyL  alcance  ‐  Sensores  de  posición  y/o  orientación  por  giróscopos    Los giroscopios se instalan en la parte posterior de los cascos y permiten reconocer giros de la  cabeza para adecuar la imagen visualizada o bien en el casco en una pantalla. Estos sistemas se  fundamentan en la propiedad física llamada “efecto giroscópico” que hace que un cuerpo que gira  a  alta  velocidad  tiende  a  mantenerse  estable  sobre  el  plano  en  el  que  gira,  esto  permite  que  cualquier cambio en el plano de giro se pueda detectar y de esta forma obtener los cambios de  posición y orientación.     Estos sensores son bastante precisos, muy rápidos, y muestran muy poco retardo; sin embargo  tienden  a  descalibrarse,  por  lo  que  incluyen  un  subsistema  por  ultrasonidos  que  los  recalibra  cada  cierto  tiempo.  Los  más  destacados  en  esta  tecnología  son  los  sistemas  de  la  empresa  Intersense23. 

Figura 21. Modelos de giroscopio Fuente: Web 4.bp.blogspot.com

 

  El IGS‐190 es un sistema de captura de movimiento muy realista, este periférico requiere poca  calibración,  ofrece  datos  ultra  limpios,  posee  dieciocho  pequeños  sensores  inerciales  o  giroscopios  anexo  al  traje  flexible  de  lycra,  lo  que  permiten  una  precisión  superior  y  la  estabilidad  de  los  datos  de  movimiento,  este  dispositivo  viene  junto  al  software  Gypsy,  perfeccionado a lo largo de 8 años de desarrollo.   

Figura 22. Traje Animazoo IGS‐190‐M (antes GypsyGyro‐18) Fuente: Empresa Inition

 

  Actualmente  los  giroscopios  junto  a  los  acelerómetros  también  vienen  instalados  en  iPhone,  IPAD y Wii.     

                                                            23

 Web de la empresa Intersence: http://www.intersense.com/ 

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5.2.2.5  Sistemas  de  MyL  alcance  ‐  Sensores  de  posición  y/o  orientación  usando ultrasonido 24    Usado al igual que los anteriores para la estimación de distancia, se tiene un receptor que emite  un pulso de ultrasonido que rebota sobre un determinado objeto y la reflexión de ese pulso es  detectada  por  un  receptor  de  ultrasonidos.  La  mayoría  de  los sensores  de ultrasonido  de  bajo  coste se basan en la emisión de un pulso de ultrasonido cuyo lóbulo, o campo de acción, es de  forma cónica. Midiendo el tiempo que transcurre entre la emisión del sonido y la percepción del  eco  se  puede  establecer  la  distancia  a  la  que  se  encuentra  el  obstáculo  que  ha  producido  la  reflexión de la onda sonora.   

Figura 23. Funcionamiento básico de los sensores de ultrasonido Fuente: Web de Alcabot

  Tiene algunos problemas por múltiples retornos, baja direccionalidad, la atenuación del medio  depende  de  la  frecuencia,  la  temperatura  y  la  humedad;  ruidos  por  otras  fuentes  de  emisión,  reflejos  de  superficies  especulares  y  difusa  en  este  caso  la  dirección  del  reflejo  depende  del  ángulo  de  incidencia,  cuanto  menor  sea  el  ángulo,  mayor  es  la  probabilidad  de  perderse  y  producir falsas medidas de gran longitud. La empresa SIEMENS ha desarrollado y comercializa  la Serie Bero (Simatic Pxs100 y Simatic Pxs800).    Un equipo de investigadores dirigido por el profesor Takayuki Iwamoto, de la Universidad de  Tokio en Japón, ha desarrollado el “Airborne Ultrasound Tactile Display” que fue presentado en el  Siggraph 25  2008,  este  irradia  ondas  de  ultrasonido  por  el  aire,  producidas  por  múltiples  transductores de ultrasonido fundamentados en técnicas de síntesis de ondas, con dichas ondas  se forman campos de presión de alta‐fidelidad, que pueden enfocarse directamente sobre la piel  sin riesgo de atravesarla. De esta forma, el usuario puede tocar el mundo virtual implementado  moviendo  la  mano  en  el  espacio.  El  aparato  emisor  se  lo  acopla  a  una  cámara  que  descifra  la  posición de la mano y dirige el desplazamiento de dicho punto, provocando la sensación a los  usuarios de estar tocando una superficie plana ó el borde de un cubo. En la pantalla se presenta  la imagen virtual correspondiente que completa la ilusión.   

                                                            24 Takayuki Iwamoto, Mari Tatezono, and Hiroyuki Shinoda, http://www.alab.t.u‐tokyo.ac.jp/~siggraph/08/  Tactile/EuroHaptics08.pdf   25 SIGGRAP: Special Interest Group on GRAPHics and Interactive Techniques 

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Figura 24. Airborne Ultrasound Tactile Display Fuente: Dep. de Física de la Información y Computación, Universidad de Tokio 

  El dispositivo utiliza uno de los fenómenos no lineales del ultrasonido “la presión de la radiación  acústica”.  Cuenta  con  91  emisores  de  ultrasonido,  y  actualmente  sólo  funciona  en  un  plano  vertical.  El  campo  de  fuerza  creado  por  una  onda  ultrasónica  de  1  kHz  de  ancho  de  banda,  ocupa una región espacial de 30 cm³, con una resolución de un centímetro. En volumen, estas  ondas producirían sobre la mano una fuerza equivalente a una masa de 10 gramos.   

  Figura 25. Conjunto de transductores de ultrasonidos en el aire Fuente: Dep. de Física de la Información y Computación, Universidad de Tokio 

  Las  aplicaciones  de  este  dispositivo,  pueden  ser  numerosas,  desde  presentaciones  táctiles  interactivas,  posibilidad  de  que  los  usuarios  manipulen  directamente  los  elementos  de  un  gráfico en tres dimensiones, desarrollo de representaciones de objetos tridimensionales que se  puedan sentir con las manos, y la de los videojuegos.   

5.2.2.6  Sistemas  de  MyL  alcance  ‐  Sensores  de  orientación  por  cápsulas  de  mercurio    Este  tipo  de  sensores  tienen  una  precisión  muy  baja  y  unos  usos  muy  limitados  pero  son  realmente  muy  económicos  y  por  lo  tanto  muy  accesibles.  Se  basan  en  una  cápsula  de  vidrio  que contiene mercurio, unos cátodos en los extremos detectan el desplazamiento del mercurio  al rotar la cápsula, por el cambio de conductividad. Sólo tienen un grado de libertad ya que tan  solo detectan la rotación en un eje. Además tienen un rango de rotación muy limitado que va de  –45°  a  +45°.  Habitualmente  se  combinan  con  los  sensores  magnéticos  basados  en  el  campo  magnético de la tierra, para obtener un sistema de tres grados de libertad en rotaciones de muy  bajo coste.   

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Figura 26. Sensor de mercurio Fuente: Web del grupo Genius  

 

5.2.2.7 Sistemas de MyL alcance ‐ Sensores de orientación por acelerómetro    El  acelerómetro  es  una  pieza  de  hardware  que  detecta  el  movimiento  o  el  giro,  presenta  la  posición  actual  del  dispositivo  en  coordenadas  3D  (vector  x,  y,  z).  La  mayoría  de  los  dispositivos de hoy en día vienen con un acelerómetro que detecta la orientación del dispositivo  o los movimientos que hace el usuario.    Es capaz de responder con una señal eléctrica ante una perturbación inducida por la aplicación  de una fuerza ó de la gravedad. Este tipo de sensor viene en las tablets, los smartphones para  detectar  si  están  orientados  de  forma  horizontal  o  vertical  o  ejecutar  determinada  acción.  El  usuario de un dispositivo, puede modificar la orientación del dispositivo, el cual puede cambiar  la  dirección  de  visualización  de  la  pantalla  entre  vertical  u  horizontal  para  una  aplicación  del  dispositivo.   

Figura 27. Acelerómetro de la empresa Crossbow Technology Fuente: Web de Crossbow Technology 

 

5.2.2.8  Sistemas  de  MyL  alcance  ‐  Sensores  de  posición  y/o  orientación  ópticos    Son  sistemas  de  rastreo  en  tiempo  real,  existen  diversos  sistemas  de  seguimiento  óptico,  podemos  mencionar  el  Sistema  ARTTRACK,  desarrollado  en  1999  y  actualizado  periódicamente, especialmente diseñado para rastreo de grandes volúmenes, rápido y fácil de  calibrar, medición con alta precisión 6DoF, robusto frente a interferencias magnéticas, eléctricas  y acústicas, con soporte de la tecnología inalámbrica objetivos activos y pasivos, sincronización  externa,  por  ejemplo,  con  gafas  de  obturación.  Estos  sistemas  funcionan  bien  en  combinación  con Capture Flystick, Fingertracking y Movimient.   

Figura 28. Sistemas Arttrack, TrackPack y Smarttrack Fuente: Empresa Inition 

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También se usa el Sistema TrackPack para volúmenes de rastreo de tamaño mediano, es ideal  para  el  seguimiento  de  cabeza  y  entornos  de  proyección  multi‐cara  (máx.  3m  x  3m  x  2m),  o  frente  a  una  pantalla  de  proyección  de  mediano  tamaño  (hasta  4,5  m  de  ancho),  El  Sistema  SmartTrack  es  otra  solución  plug  &  play  para  seguimiento  de  pequeños  volúmenes  (aproximadamente 2 m³).    Estos  sistemas  van  unidos  a  los  sistemas  de  captura  óptica  como  los  OptiTrack  de  alta  resolución S250e, con cuatro años en el mercado, equipado con conectividad Ethernet, unido a  software como Arena, que permite la interacción de estos tres componentes   

  Figura 29. Sistemas Optitrack y la configuración de ubicación óptima  Fuente: Empresa Inition 

 

5.2.2.9  Sensores  de  posición  y/o  orientación  mixtos  (acelerómetro,  giroscopios, magnetómetros, cámara de vídeo)    Existen  rastreadores  inerciales  que  usan  las  propiedades  físicas  asociadas  al  movimiento  para  detectar la aceleración (acelerómetros de 3 ejes que calculan el vector aceleración) y la rotación de  los objetos (giroscopios de 3 ejes) y así conocer su posición y orientación. Hay una variedad de  rastreadores  inerciales  que  utiliza  también  magnetómetros  para  medir  el  campo  magnético  terrestre,  y  reúne  la  información  de  los  3  dispositivos  para  calcular  la  posición  del  objeto  con  mayor exactitud.     Este  tipo  de  sistemas  de  rastreo  son  independientes,  no  necesitan  ningún  tipo  de  fuente  o  referencia externa para funcionar, pueden crearse rastreadores inerciales muy pequeños usando  técnicas de fabricación de semiconductores, lo cual es otra ventaja añadida. Su baja latencia es  un factor que los hace muy útiles, normalmente inferior a los 2 ms.     Existe  otro  tipos  de  rastreador que  mezcla  cámara de vídeo con LEDʹs infrarrojos,  se  sirven  de  la  luz  para  conocer  la  orientación  y  posición  del  objeto,  proporcionan  un  mayor  ratio  de  actualización y menor latencia. El emisor suele consistir en una serie de LEDʹs infrarrojos y los  sensores son cámaras repartidas por el entorno que detectan infrarrojos. Pueden verse afectados  por  la  luz  ambiental  u  otra  radiación  infrarroja,  requiere  que  haya  suficiente  luz  y  cámaras  alrededor del escenario donde se encuentra el objeto a seguir.   

  Figura 30. Consola y mando del Wii Fuente: Web de oficial de Nintendo 

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Este  tipo  de  seguimiento  es  el  que  emplea  por  ejemplo  la  videoconsola  Wii,  producida  por  Nintendo  y  estrenada  en  el  2006,  sucesora  directa  de  Nintendo  GameCube,  la  cual  compite  principalmente  con  los  sistemas  Xbox  360  de  Microsoft  y  PlayStation  3  de  Sony.  En  la  Wii,  el  mando está dotado de una cámara para captar la radiación infrarroja enviada por los diez LEDʹs  que  se  encuentran  en  la  consola.  Así,  mediante  triangulación  es  posible  obtener  la  posición  y  rotación del mando.    La  Consola  Wii,  funciona  gracias  a  un  acelerómetro  multieje.  El  Wii  MotionPlus,  un  accesorio  para este mando contiene un giroscopio multieje para mejorar el seguimiento, principalmente la  orientación del objeto (en este caso el usuario).   

5.2.2.10  Sistemas  de  MyL  alcance  ‐  Aplicaciones  en  rastreadores  de  posición absoluta tridimensional    Los rastreadores de Posición Absoluta tridimensional necesitan una referencia fija y tienen un  alcance  definido  dependiendo  de  la  tecnología  empleada  por  los  sensores  de  posición.  Son  especialmente utilizados en el mundo de la animación tridimensional para definir movimientos  naturales. Uno de los mayores problemas que presentan en las aplicaciones de Realidad virtual  es  el  tiempo  de  demora  (lag,  latency)  entre  el  movimiento  y  la  consecución  de  dicho  movimiento en un ambiente virtual.     Se pueden utilizar todo tipo de marcadores de los utilizados en estudios de biomecánica, para  captar el movimiento humano.    Los marcadores pasivos, no emiten su propia señal sino que son, por ejemplo, simples reflectantes  adhesivos que marcan un punto porque reflejan la luz (infrarroja) que capta una cámara.    

 

  Figura 31. Rastreadores de Posición Absoluta tridimensional  Fuente: Web del CVLAB, de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne 

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  Los  marcadores activos,  emiten  sus  propias  señales  de  posición  que  captan  los  sensores  que  se  sitúan  alrededor.  Así  por  ejemplo  el  sistema  CodaMotion26 necesita  que  el  usuario  lleve  unos  emisores y se necesita colocar alrededor unas torres que reciban las señales que emiten. Si algo  se interpone entre el emisor y esa torre receptora se deja de conocer la posición del emisor y de  la parte del cuerpo sobre el que está adherido.     

5.3 Sistemas de visualización    Existen  varios  sistemas  de  visualización,  donde  los  dispositivos  de  proyección  y  pantallas  participan,  cada  uno  es  apropiado  para  un  determinado  uso,  en  todos  ellos  la  capacidad  de  proyección estereoscópica está presente. Es la proyección estereoscópica la que proporciona la  experiencia  de  inmersión,  facilitando  la  percepción  de  los  entornos  en  los  objetos  3D  y  los  volúmenes; con esto, el usuario se encuentra inmerso en el interior del entorno, con la sensación  de que forma parte del modelo de simulación (T‐Systems International GmbH. 2009).     Las lentes  de  los  ojos  proyectan  dos imágenes  ligeramente  diferentes  en  las  retinas,  las  cuales  son  transformadas  por  el  cerebro  a  una  representación  espacial.  Si  tenemos  una  imagen,  una  fotografía, un dibujo, etc. sobre papel ó film no nos proporciona una percepción tridimensional  real,  es  simplemente  una  imagen  plana,  esto  es  debido  a  que  solamente  es  tomada  como  si  la  viéramos  con  un  solo  ojo.  La  ilusión  de  profundidad  en  una  fotografía,  la  película,  u  otra  imagen bidimensional es creada presentando una imagen ligeramente diferente a cada ojo.     Los  Sistemas  de  visualización  no  son  los  sistemas  generadores  de  imágenes,  sino  los  sistemas  mediante los cuales se  pueden  presentar  y  experimentar  los  estímulos  visuales  generados  por  las  tarjetas  gráficas.  La  utilización  de  estos  sistemas  depende  enormemente  del  tipo  de  aplicación,  pero  en  todo  caso  son  utilizados  por  los  usuarios  para  poder  experimentar  los  estímulos visuales de las aplicaciones de RV.     Las  características  globales  de  los  sistemas  de  Visualización  son  asilamiento  del  usuario  y  número de usuarios:     Aislamiento del usuario: Grado de aislamiento respecto al entorno físico inmediato del  usuario que provoca la configuración, estructura y utilización de estos sistemas.   Número de usuarios: Pueden ser sistemas monousuario o multiusuarios dependiendo  del  número  de  participantes,  los  métodos  que  permiten  mostrar  imágenes  3D  a  un  número de personas de manera simultánea, se parecen mucho; siempre hay un par de  proyectores,  uno  para  cada  una  de  las  dos  imágenes,  junto  a  un  par  de  gafas  que  realizan la separación y traen cada imagen al ojo que le corresponde    En  los  sistemas  de  visualización  tres  tipos  de  elementos  ópticos  se  usan  (espejos,  lentes  y  prismas) y combinados, estos sistemas son muy diversos y cada uno tiene unas características  muy  distintas  a  los  demás,  entre  los  principales  tipos  tenemos:  monitor,  proyección,  Cyberscope, gafas de cristal líquido ó LCD, Sistemas tipo mesa de trabajo o de dibujo, Cascos de  visualización, Sistemas Boom, Sistemas CAVE y Sistemas tipo domo o cúpula.     

                                                            26

 Web del Sistema Codamotion: http://www.codamotion.com/ 

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5.3.1 Monitores     La utilización de un monitor en aplicaciones de RV es lo que da lugar a la variante llamada RV  de Sobremesa o Desktop VR. A este tipo de sistema no se le puede llamar multiusuario, aunque no  es estrictamente monousuario.      Se  han  desarrollando  prototipos  de  monitores  que  no  precisan  gafas  especiales  para  su  visualización,  todos  ellos  emplean  variantes  del  sistema  lenticular,  es  decir,  microlentes  dispuestos paralelamente y verticalmente sobre la pantalla del monitor, los cuales generan una  cierta desviación a partir de dos o más imágenes (usualmente de 2 a 8). Algunas marcas como  Philips, emplean el sistema de mapa de profundidad en estos monitores.   

    Figura 32. Modelos de Monitores de Dimensión Technologies Inc.

  Algunas marcas como Dimensión Technologies Inc.27, SeeReal Technologies28, y Tridelity29 están  trabajando y fabricando monitores con este tipo de tecnología desde hace algunos años.    

5.3.2 Proyección    Los proyectores para sistemas informáticos cada vez son más accesibles y resultan un excelente  sistema  multiusuario  para  experiencias  de  realidad  virtual  tipo  instalación  o  para  grandes  auditorios.  En  este  tipo  de  sistemas  habitualmente  sólo  un  usuario  es  quien  dirige  y  puede  interactuar,  aunque  hay  ciertas  excepciones.  Los  proyectores  pueden  usar  diferentes  tecnologías, aunque en la actualidad existen dos tecnologías liderando el mercado: LCD y DLP.     LCD ‐ Liquid crystal display: Es un sistema eléctrico de proyección de imágenes formado  por dos capas conductoras transparentes y en medio un material especial cristalino (cristal  líquido) que tiene la capacidad de orientar la luz a su paso. Un sistema LCD está formado  por  dos  filtros  polarizados  colocados  perpendicularmente,  para  lograr  el  color  se  deben  aplicar  tres  filtros  para  cada  color  básico:  rojo,  verde  y  azul,  y  para  las  tonalidades  se  aplican distintos niveles de brillo entre luz y no luz.     DLP  –  Digital  light  processing:  Usa  un  semiconductor  óptico  para  manipular  la  luz  digitalmente,  usa  un  semiconductor  óptico  denominado  DMD  (Digital  Micromirror  Device),  o  chip  DLP,  creado  por  la  empresa  Texas  Instruments.  Este  chip  contiene  un  arreglo rectangular de hasta 2 millones de espejos microscópicos, cada uno mide menos que  un cabello humano. Cuando un chip DLP se coordina con una señal digital de video, una  fuente de luz, y un lente de proyección, sus espejos pueden reflejar una imagen digital en                                                               Web de empresa Dimensión Technologies Inc: http://www.dti3d.com/   Web de empresa SeeReal Technologies: http://www.dresden3d.com/  29 Web de empresa Tridelity: http://www.tridelity.com  27 28

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una pantalla o sobre cualquier otra superficie. Los micro espejos del chip son montados en  pequeñas bisagras que les permiten inclinarse hacia la luz o alejarse de la misma, creando  píxeles  oscuros  o  claros  en  la  superficie  de  proyección;  de  esta  manera se  pueden  generar  imágenes en escala de grises. La luz blanca generada por la fuente de luz en el sistema de  proyección pasa por una rueda de color. La rueda filtra la luz en rojo, azul y verde, con un  sistema de proyección de un solo chip puede generar al menos 16.7 millones de colores.    

LCOS – Liquid crystal on silicon: Es una especie de combinación de LCD y DLP, consiste  de Cristal líquido en una base de silicón, con una densidad de píxel muy alta. El número de  píxeles  es  menos  restringido  que  en  LCD  o  DLP.  La  alta  densidad  de  píxel  se  traduce  en  mayor  definición.  Los  proyectores  LCoS  trabajan  con  una  resolución  mínima  SXGA  (1280x1024). La alta densidad de píxel también implica que no ocurre el efecto de pixelado.  Es  reconocido  por  la  nitidez  de  sus  imágenes,  la  estabilidad  del  color  a  largo  plazo  y  su  rendimiento uniforme. 

 

  Figura 33. Proyector LCD (Izq.). DLP de único chip (Cen.). Chip LCOS (Der.) 

  Las principales características de los proyectores LCD y DLP, son:     Resolución:  Similar  a  los monitores es la  cantidad  de  píxeles  horizontales  y  verticales  del dispositivo.     Frecuencia vertical: Velocidad con que se renueva la imagen, mientras más grande sea  la  frecuencia,  menor  será  el  parpadeo.  Para  realizar  visualización  estereoscópica  con  gafas  de  LCD  el  proyector  debe  tener  una  frecuencia  mínima  de  96Hz,  aunque  la  óptima sería de 120Hz.     Luminosidad:  Intensidad  de  la  imagen,  se  mide  en  ANSI  Lumens.  Actualmente  las  luminosidades van desde los 1000 lumens en proyectores sencillos a los 10.000 lumens  en proyectores de altas prestaciones, siendo habitual encontrar 2.700 lumens en la gama  media.     Lente  on  axis  o  off  axis:  Se  denomina  sistema  ON  axis,  si  la  imagen  queda  centrada  respecto al eje de la lente. Se denomina sistema OFF axis, si la imagen queda descentrada  hacia arriba respecto al eje. Hay situaciones o montajes en que es conveniente usar uno  u otro sistema, no es que uno sea mejor que el otro.   

  Figura 34. Sistema On Axis (Izq.) y Sistema Off Axis (Der.)

 

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

Apertura  de  la  lente  o  alternativamente  ratio  distancia  de  proyección:  tamaño  de  imagen:  Es  la  distancia  para  poder  proyectar  una  imagen  de  cierto  tamaño.  Frecuentemente se da el ratio (o proporción) de la distancia con respecto al tamaño de  la diagonal de la imagen. Una lente muy estándar tendía un ratio de 1’6:1, es decir, que  para hacer una imagen de 1 metro de diagonal, se necesita una distancia de proyección  de 1’6 metros.  

   

5.3.2.1 Productos comerciales de proyección    Entre  las  casas  de  fabricantes  más  populares  se  encuentran:  Barco,  DepthQ  y  More3d.  Se  discutirán las características en algunos ejemplos para cada proveedor.     Barcoreality SIM 7QP HB30: Proyector LCD de gran desempeño con resolución de hasta  UXGA  (2048x1536).  Ofrece  compatibilidad  con  modelos  anteriores,  provee  una  salida  de  luz  más  estable  y  duradera.  Ofrece  alineamiento  más  rápido  y  un  mantenimiento  sencillo.  Esto  se  logra  con  una  opción  CLO  (Constant  Light  Output),  que  permite  al  usuario configurar ciertos niveles de brillantez que se mantienen en el tiempo.     The  DepthQ®  HDs3D‐131:  Proyector  estereoscópico  portátil,  ofreciendo  un  contraste  superior  sincronización  y  diafonía  (ghosting).  Con  2700  ANSI  lúmenes  en  modo  3D,  provee una relación de contraste de 2100:1. Es compatible con la tecnología NVIDIA ®  3D  Vision  ®  PRO,  es  liviano  aprox.  3  Kg.,  ofrece  proyección  de  estéreo  3D  en  tiempo  real a 120 Hz.    

  BarcoReality SIM 6 Ultra II  DepthQ® HDs3D‐1  Figura 35. Productos comerciales de proyección

  Existen otros proyectores como lo de la empresa Christie32, de Reino Unido, con experiencia en  la proyección de la película desde 1929 y de los sistemas de proyección profesional desde 1979.  Christie ha instalado más de 100.000 soluciones de proyección en todo el mundo, con una gran  variedad  de  tecnologías  y  soluciones  para  el  cine,  los  entornos  de  gran  audiencia,  salas  de  control,  sistemas  3D,  realidad  virtual,  simulación,  educación,  medios  de  comunicación  y  el  gobierno.    Otro aspecto a tener en cuenta es la elección de la pantalla, las consideraciones son el tamaño,  un  gran  ángulo  de  visión,  el  material  y  la  calidad  de  la  pantalla.  Hay  algunos  otros  factores  como  la  luz  emitida  por  los  proyectores.  (T‐Systems.  2009).    Un  proveedor  de  pantallas  es  la  empresa Cyviz 33, la cual ofrece sistemas de pantallas como:    

                                                             Empresa Barco: http://www.barco.com/en/products‐solutions/projectors/simulation‐projectors   Web de la empresa Depthq: http://www.depthq.com/specifications.html  32 Empresa Christie: http://www.christiedigital.co.uk/  33 Web de la empresa Cyviz: http://www.cyviz.com/cyviz/public/openIndex?ARTICLE_ID=101  30 31

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Cyviz Bizwall 

Cyviz Vizwall

Cyviz Clusterwall

Cyviz 4K 

Para sala de reuniones a un  nivel superior 

Pantalla clásica. Habilitado en  modo 2D y 3D estéreo, flexible  en cuanto a resolución y  tamaño de imagen.  

Muro pantalla entrega 6 a 80  mpx en un despliegue sin  fisuras. Quizás sea el mejor  sistema actualmente. 

Cyviz en alianza con Sony ha  creado una solución para  entornos de colaboración en la  plataforma de Sony 4K 

Figura 36. Pantallas para proyección de la empresa Cyviz

 

5.3.3 El Cyberscope    Actualmente  ya  no  se  fabrican,  pero  es  interesante  conocer  que  esta  máquina  existió,  es  un  sistema  de  espejos  y  prismas  montados  dentro  una  especie  de  pirámide  truncada,  la  cual  se  adaptaba a un monitor normal para poder ver las imágenes en estereoscopía. La forma en que  funcionaba  era  generando  la  imagen  para  cada  ojo  sobre  el  monitor,  dividiéndolo  en  dos  mitades. Los espejos y prismas del cyberscope corregían posición y orientación de las imágenes  de forma que cada ojo viese sólo la que le correspondía. Así, el sistema visual del usuario hacía  la fusión de ambas imágenes para percibir el efecto de profundidad por estereoscopía.   

Figura 37. Funcionamiento del Cyberscope

 

5.3.4 Gafas de Visualización 3D    Cuando se visualiza algo se depende de los dos ojos, separados por una distancia media de 65  milímetros, cada ojo captura la misma imagen pero desde un ángulo diferente. El cerebro junta  estos dos fotogramas en uno y genera visión en tres dimensiones, determinando la posición y la  profundidad de los objetos.     Las gafas 3D están diseñadas para ofrecer a nuestro cerebro una percepción similar, cada lente  (derecha  e  izquierda)  se  encarga  de  filtrar  uno  de  estos  fotogramas  para  uno  de  los  ojos.  Lo  consiguen gracias a su sincronización con la pantalla (gafas activas) o a su polarización (gafas  pasivas).     Las gafas 3D permiten la visualización estereoscópica, estas se clasifican en gafas:   Estéreo pasiva   Estéreo activa (Stereographics ó RealD)   Estéreo entrelazado horizontal y vertical (SeeReal)   

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Predomina la tecnología 3D con gafas activas, en los cines nos encontramos mayoritariamente  gafas  pasivas  de  polarización  circular.  Algunas  salas  utilizan  gafas  activas  XpanD  y  también  están los cines IMAX, con las gafas de Cristal líquido E3D.    

5.3.4.1 Gafas 3D activas     Estas gafas cierran alternativamente, oscureciendo la lente de cada uno de los ojos en sincronía  con la pantalla, entre las principales tenemos:    Gafas 3D activas ‐ Gafas de Obturación    Las gafas de obturación ʺActive Shutterʺ o ʺShutter Glassesʺ, consisten en gafas con Cristal  líquido  o  LCD,  funcionan  gracias  a  un  sistema  de  micro  batería  recargable  que  proporciona  la  energía  necesaria  para  oscurecer  alternativamente  cada  lente,  coordinado  con  el  barrido  de  la  imagen  en  estereoscopía  el  oscurecimiento  no  se  percibe, lo que permite obtener la visión en profundidad.    

Figura 38. Gafas de estéreo activo 3D de Samsung Fuente: Web de [television3d.es] y Web [www.stereo3d.com/shutter.htm] 

  Las gafas tienen en vez de lentes unas pantallas de Cristal líquido o LCD que pueden  quedar  totalmente  translúcidas  o  totalmente  opacas  según  sea  necesario.  Su  funcionamiento  se  basa  en  que  las  imágenes  presentadas  en  el  monitor  o  en  la  proyección  deben  alternar  las  del  ojo  derecho  y  las  del  ojo  izquierdo.  Se  puede  proyectar  solamente  una  imagen  a  la  vez.  Este  sistema  de  proyección  se  llama  multiplexaje temporal (field‐sequential)   

Figura 39. Obturador alternado Fuente: docteur‐chris.org 

  Alternando las imágenes y las pantallas de las gafas 120 veces por segundo, el usuario  no percibe ningún tipo de parpadeo y en cambio tiene la sensación de que está viendo  las  imágenes  de  forma  simultánea  con  cada  ojo.  De  esta  forma  su  sistema  de  visión  fusiona las dos imágenes y así percibe la sensación de profundidad por estereoscopía.    Tarjetas gráficas con chipset Nvidia posibilitan incluir un módulo para estereoscopia lo  que facilita la configuración. Las gafas más conocidas de este tipo, por ser las primeras  que  aparecieron,  son  la  CrystalEyes  de  la  empresa  StereoGraphics  Inc.  Actualmente  Samsung ha diseñado una tecnología integrada por un chip 3D, un panel con tecnología  de refresco de 240 Hz y un sistema de gafas activas. La Web de la empresa Stereo 3D34,                                                              34

 Cuadro comparativo de gafas de obturación: 

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ofrece una buena comparativa de las gafas de obturación existentes en la actualidad.     Gafas 3D activas ‐ Gafas de Display (ʺDisplay glassesʺ)    Paneles de LCD que proyectan por cada ojo las dos imágenes necesarias para producir  el efecto 3D. No requieren ningún otro tipo de dispositivo de vídeo o televisión, ya que  las imágenes se visualizan en las mismas lentes.    

5.3.4.2 Gafas 3D pasivas    No necesitan una fuente de energía para mostrar los contenidos en 3D porque tienen un  filtro de colores o un filtro de luz polarizada. Con ellas no hace falta que el sistema de  Proyección tenga una tasa de refresco doble; los dos fotogramas se muestran a la vez y  los ojos recibirán cada uno el fotograma correspondiente, esto es debido al filtro de la  lente.     Gafas 3D pasivas ‐ Gafas con filtro de colores    Las  primeras  gafas  pasivas  fueron  las  gafas  anáglifo 35  formadas  por  dos  lentes,  de  colores  diferente.  Por  ejemplo,  si  se  tuviéramos  una  imagen  creada  a  partir  del  desplazamiento  de  una  imagen  azul  (enfocada  para  el  ojo  izquierdo)  y  otra  roja  (enfocada  para  el  ojo  derecho),  necesitaríamos  unas  gafas  anáglifo  con  filtros  de  los  mismos colores; para el ojo derecho la lente azul y para el izquierdo la lente roja.    

Figura 40. Funcionamiento de los Anáglifos  Fuente: redesdeusuarios.mex.tl 

                                                                                                                                                                             https://spreadsheets.google.com/spreadsheet/pub?hl=de&hl=de&key=0As7lvq24M2mrdExVaG4wTHpPTE1jTUNWaXVQd0tkYVE&o utput=html  35 Las  imágenes  de  Anáglifo  (anaglyph)  son  imágenes  de  2D  capaces  de  provocar  un  efecto  tridimensional,  cuando  se  ven  con  lentes  especiales (lentes de color diferente, una para cada ojo para filtrar la luz), una imagen es bloqueada por un filtro, la otra por el otro  filtro,  el  cerebro  interpreta  dos  posiciones  distintas.  Los  anáglifos  tienen  un  desarrollo  relativamente  importante  porque  son  muy  fáciles  de  hacer,  existe  un  grupo  de  Yahoo  denominado  “Anaglyphs”  muy  activo  (104.436  mensajes  en  2012  de  los  cuales  muchos  contienen imágenes de anáglifos).  

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Podemos encontrar también gafas con otros colores, como rojo y verde o ámbar y azul.     Anáglifos tradicionales 

Rojo‐cyan 

 

Sistema SpaceSpex

ColorCode36 3‐D 

 

Sistema SpaceSpex de 3DTV  El filtro azul es muy oscuro para una  Corporation. Naranja‐Azul  visión cómoda. Azul‐ámbar  Figura 41. Sistemas de filtros de colores

  Empresas  como  Nokia,  Sony,  Boeing,  Nasa,  Toshiba,  Toyota,  Volvo,  HP,  emplean  ColorCode 3D para ilustrar sus productos tridimensionalmente, en la actualidad se han  vendido más de 167 millones de gafas ColorCode 3D, en el mundo.    La visualización de este tipo de imágenes, presenta el problema de la alteración de los  colores, pérdida de luminosidad y cansancio visual después del uso prolongado.     Gafas 3D pasivas ‐ Gafas con filtro de luz polarizada    La  técnica  de  3D  Polarizada,  no  requiere  cambiar  los  colores  a  la  imagen,  si  no  la  polaridad,  dos  imágenes  con  distinto  filtro  de  polarización  se  proyectan  en  pantalla,  unos lentes con un filtro en cada ojo que coincide con el de la pantalla y tenemos las dos  imágenes  en  el  cerebro.  No  se  necesitan  dos  proyectores,  se  puede  proyectar  las  dos  imágenes en el mismo multiplexado, mostrando una a la vez. Así un televisor de 240Hz  puede mostrar 120fps de cada imagen, como el ojo percibe 24 fps, con 60 fps sobran y  con 120 fps muestra excelentes escenas para deportes y acción.    

  Figura 42. Gafas 3D polarizadas Fuente: docteur‐chris.org  Fuente: Web de Wikipedia 

  Hay  de  dos  tipos  de  filtros,  de  polarización  lineal  y  de  polarización  circular.  Las  de  polarización lineal consisten en 2 proyectores (o un proyector especial a alta velocidad)  que  se  ocupan  de  polarizar  la  luz  en  haces  verticales  y  horizontales,  cada  ojo  recibirá  una imagen diferente que el cerebro interpretará como tridimensional, su desventaja es  el limitado ángulo de visión al mover la cabeza perderemos la sensación 3D. Las gafas  de polarización circular se pensaron para evitar los problemas de ángulo, se polariza la  luz en modo circular (horario y antihorario).    

                                                            36

 http://www.colorcode3d.com 

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Figura 43. Funcionamiento de gafas 3D polarizadas  Fuente: Web de redesdeusuarios.mex.tl 

 

  Se  usa  tanto  en  proyección  de  cine  3D  como  en  monitores  de  computador  mediante  pantallas  de  polarización  alternativa.  Actualmente  es  el  sistema  más  económico  para  una calidad de imagen aceptable.   

5.3.5 Sistemas tipo mesa de trabajo o de dibujo    Son combinaciones de periféricos para visión estereoscópica. Están formados por proyectores y  pantallas  de  retroproyección  dispuestos  en  forma  de  mesa  de  trabajo.  Mediante  unas  gafas  el  usuario  se  ve  inmerso  en  la  escena.  La  idea  es  generar  un  espacio  de  trabajo  para  la  visualización  3D  de  datos  de  una  ó  dos  personas,  aunque  sólo  una  es  la  que  manda  en  la  interacción.    Sistemas tipo mesa de trabajo ‐ Responsive Workbench37    El  Responsive  Workbench,  es  un  espacio  de  trabajo  interactivo  3D  desarrollado  originalmente  por  Wolfgang  Krueger  en  GMD,  en  1995,  fue  el  primer  sistema  de  este  tipo  de  tecnologías  que  se  desarrolló.  Las  imágenes  estereoscópicas  generadas  por  computador  se  proyectan  sobre  una  superficie  de  mesa  de  visualización  horizontal  a  través  de  un  sistema  de  proyector  y  espejos.  El  usuario  ve  a  través  de  unas  gafas  de  obturación  el  efecto  3D, un  sistema  de seguimiento 6DOF  realiza  el  seguimiento  de la  cabeza del usuario, de modo que el usuario ve el entorno virtual desde el punto de vista  correcto. Guantes y lápiz pueden ser rastreados por el sistema y pueden utilizarse para  interactuar con los objetos en el entorno de la sobremesa    Debido a restricciones técnicas, tan solo se puede hacer la proyección correcta para un  solo  usuario  y  por  eso  sólo  uno  lleva  sensor.  Los  otros  usuarios  deben  permanecer  lo                                                              37

 Web del proyecto de Responsive Workbench en Stanford: http://www‐graphics.stanford.edu/projects/RWB/ 

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más  cerca  posible  a  este  usuario  principal  para  que  su  punto  de  vista  coincida  tanto  como sea posible y así vean las imágenes correctamente.   

  Figura 44. Sistemas de mesa de trabajo, Responsive Workbench 

  La  única  restricción  de  este  sistema  es  que  sus  aplicaciones  están  restringidas  a  datos  que puedan ser vistos desde arriba, por ejemplo, maquetas arquitectónicas, aplicaciones  de  entrenamiento  de  cirugía  con  cuerpos  virtuales,  como  si  la  mesa  fuese  la  mesa  de  operaciones,  etc.  La  gran  ventaja  que  presentan  es  que  diversos  usuarios  pueden  ver,  señalar y comentar la experiencia.    Sistemas tipo mesa de trabajo ‐ Immersa Desk    Este  sistema  de  tipo  de  mesa  de  trabajo  fue  diseñado  en  la  Universidad  de  Illinois  en  Chicago, es similar a una mesa de dibujo situada a 45° de inclinación respecto del suelo,  de este modo, aunque los usuarios no pueden moverse a su alrededor, tienen un ángulo  de visión mucho mayor y el tipo de aplicaciones no se restringe a tan solo aquellas que  presenten datos vistos desde encima.   

Figura 45. Sistemas de mesa de trabajo, Immersa Desk

 

5.3.6 Cascos de visualización ó HDM    Los  cascos  o HMD (headmounted displays) son los sistemas  de  visualización  más  asociados a la  realidad virtual. Existe una enorme diversidad de cascos y de tecnologías, están fundamentados  en un casco o unas gafas que están dotados de unas pequeñas pantallas que se sitúan delante de  cada ojo. Varios dispositivos además ocultan la visión del entorno real por los lados de las gafas  para producir un mayor aislamiento del mundo real e incrementar la sensación de inmersión en  el mundo virtual, con el fin de que sólo vea las imágenes generadas por el computador.  

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  Si el usuario sólo viese las pantallas, que por lo general tienen un tamaño de entre 1,5 cm y 3  cm, el usuario tan sólo vería unas pequeñas imágenes flotando delante de él, por esta razón se  sitúan unas lentes que amplían las imágenes de forma que abarquen un rango visual mayor y el  usuario pierda la referencia del marco de dichas imágenes. Estas lentes también contribuyen a  que el ojo pueda enfocar las imágenes como si estuviesen más lejos, de otra forma el ojo tendría  que estar forzando el enfoque a una distancia muy cercana y se cansaría muy pronto. La idea es  que la posición de enfoque del ojo sea lo más relajada posible.    Usualmente,  los  cascos  se  utilizan  en  combinación  con  algún  sensor  de  orientación  (y  a  veces  también  de  posición).  Esto  es  lo  que  aporta  la  potencia  de  interfaz  de  visualización  ya  que  gracias  al  sensor  de  orientación  del  usuario  puede  explorar  el  entorno  virtual  a  todo  su  alrededor con sólo girar la cabeza.    Las  principales  características  a  tener  en  cuenta  cuando  se  quiere  utilizar  un  casco  en  una  aplicación son:     Rango de visión o ángulo de apertura: Es el ángulo de apertura de las lentes y por lo  tanto  el  rango  de  visión  del  usuario  que  ocupan  las  imágenes.  Los  cascos  con  baja  resolución  tienden  a  tener  un  ángulo  relativamente  pequeño:  entre  25°  y  35°.  Los  ángulos  de  resolución  media  están  entre  40°  y  65°.  Los  cascos  con  mayor  resolución  están  por  los  120°.  Al  adquirir  los  cascos  hay  que  tener  precaución  ya  que  algunos  fabricantes dan el ángulo de la diagonal y otros el ángulo de la horizontal.   Definición  /  resolución:  La  resolución  de  las  pantallas  del  casco  varía  de  un  casco  a  otro. Además algunos fabricantes no dan la resolución de píxeles, si no la resolución de  puntos RGB, con lo cual parece que el casco tiene una mejor resolución de la que tiene  en  realidad.  Algunos  fabricantes,  en  vez  de  la  resolución  horizontal  y  vertical,  dan  el  total de píxeles de la pantalla (ejemplo, dicen 172.800 píxeles, en vez de 480x360).   Estereoscopía:  Indica  si  el  casco  permite  generar  el  par  estereoscópico.  Aunque  la  mayoría  de  los  cascos  tienen  efectivamente  una  pantalla  para  cada  ojo,  muchos  no  permiten la entrada de una señal distinta para cada uno y muestran la misma imagen  en las dos pantallas.   Distorsión: Indica la distorsión producida por las lentes. Si las lentes son gran angular,  seguramente  provocarán  una  distorsión  que  hará  que  las  líneas  rectas  de  la  imagen  parezcan curvadas. Si es necesario se deberá compensar aplicando la distorsión inversa  sobre la imagen antes de presentarla.   Ajustes:  La  morfología  de  los  usuarios  puede  variar  de  forma  notoria  y  por  eso  es  importante  que  el  casco  tenga  unos  buenos  ajustes  y  se  adapte  a  la  anatomía  del  usuario.  Algunos  de  los  ajustes  que  se  pueden  encontrar  son:  dimensión  de  cabeza,  distancia  entre  ojos  (o  distancia  interpupilar),  enfoque  de  las  imágenes  si  el  casco  no  permite llevar gafas a los usuarios que sufren miopía.   Peso  y  Equilibrio:  Los  cascos  cada  vez  son  más  compactos  y  ligeros  y  cada  vez  se  parecen  más  a  unas  gafas  que  a  un  casco.  No  obstante,  dependiendo  de  la  tecnología  que  usen,  aún  pueden  resultar  pesados  de  la  parte  frontal.  Si  es  así,  se  debe  tener  en  cuenta si el peso está bien repartido y equilibrado para no sufrir dolores de cervicales o  espalda tras largos períodos de uso.   Robustez:  Si  el  casco  se  usará  en  un  entorno  de  laboratorio,  entonces  su  robustez  no  resulta  demasiado  importante.  Pero  si  se  ha  de  utilizar  en  una  instalación  pública,  entonces  será  deseable  que  sea  suficientemente  resistente  como  para  que  aguante  su  uso intensivo, golpes, manipulación por niños, etc. 

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



Higiene:  Si  el  casco  se  ha  de  utilizar  en  un  entorno  público,  este  debe  cumplir  unas  mínimas  garantías  higiénicas.  Se  debe  estudiar,  qué  partes  tocan  la  cara  y  el  pelo  del  usuario, qué partes pueden esconder suciedad, mirar si tiene una buena ventilación, etc.  Facilidad de uso: El casco no debe presentar dificultades de uso (poner, quitar, ajustar,  etc.). Esto, además de problemático y generar la necesidad de un ayudante permanente  en la instalación, provocaría una tasa de paso por la instalación muy baja y podría no  hacer rentable la experiencia. 

  En general estos dispositivos llevan incorporados sistemas de audio direccional que simulan la  posición en el espacio de las distintas fuentes de sonidos del entorno virtual. Inconveniente para  este tipo de visor es que el espectador tiene la cabeza prendida en una especie de caja un poco  agobiante, aparte del gran inconveniente de ser individual. Existen muchas tecnologías distintas  de  pantallas  que  producen  diferencias  importantes  entre  los  cascos,  revisemos  las  tecnologías  con respecto a una serie de propiedades que las distinguen. La página web de la empresa Stereo  3D38ofrece una buena comparativa de los sistemas HMD. Pasaremos a revisar algunos tipos:     

5.3.6.1  Cascos  de  visualización  con  tecnología  de  Tubos  de  rayos  catódicos  (CRT)    La  tecnología  de  CRT  usada  en los  cascos  es la  misma  de los  monitores  y  televisores,  pero  en  versión reducida. Es decir, un cañón de electrones es desviado para escanear una superficie de  vidrio  con  una  capa  de  material  fosforescente,  la  cual  brilla  al  ser  activada  por  el  flujo  de  electrones.     Los  cascos  de  CRT  tiene  una  resolución  de  alrededor  de  1024x768  y  en  casos  puntuales  1280x1024,  su  nitidez  es  buena,  su  contraste  muy  bueno,  son  muy  pesados.  El  color  de  las  pantallas por lo general son B/N y grises (para reducir el peso), el color se consigue mediante  disco de filtros RGB (Cascos de disco de filtro RGB). Su precio es medio.   

     Figura 46. Casco n Vision’s Datavisor HiRes (Izq.). Casco n Vision’s Datavisor NVG (Der.)  Fuente: : n‐Vision’s 

   

5.3.6.2 Cascos de visualización con tecnología de Cristal líquido o LCD    La tecnología LCD, se fundamenta en una capa de cristal líquido atrapada entre dos capas de  plástico,  mediante  la  aplicación  de  tensiones,  el  cristal  líquido  se  distribuye  formando  la  imagen.  Su  nitidez  y  contraste  es  bastante  bueno,  son  de  peso  ligero,  muestran  imágenes  a  color, excepto en casos muy extraños. Su precio es bajo.   

                                                            38

 Página Web de la empresa Stereo3D: http://www.stereo3d.com/hmd.htm#chart 

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      VR4 de Virtual Research (antiguo  casco de LCD   

Virtual Boy de Nintendo (antiguo  casco de LCD rojo)   

i‐glasses de Virtual i‐O (casco/gafas  de LCD)   

 

 

  VFX3D de IIS Products (casco de  ProView XL40de Keiser  Sistema HDM  gama media LCD)  Electro‐Optics (alta resolución LCD)  Figura 47. Cascos de visualización con tecnología de Cristal líquido

   

5.3.6.3 Cascos de visualización con tecnología de Microespejos o DLP    Cascos con tecnología de microespejos o DLP, tecnología desarrollada por Texas Instruments, se  fundamenta en una placa de silicio en la cual se ha construido una matriz de microespejos. Los  espejos  oscilan  de  forma  que  pueden  orientarse  en  dos  posiciones.  Una  fuente  de  luz  se  proyecta sobre los microespejos. Lo espejos que están en una cierta posición reflejan la luz hacia  el ojo del usuario (generando un punto blanco). Los espejos que están en la posición opuesta no  dirigen  la  luz  hacia  el  usuario  (generando  un  punto  negro).  Para  conseguir  los  grises  intermedios se hace pasar cada espejo de blanco a negro a diferentes frecuencias.    Esta tecnología es de finales de los 1990, pero aún no se ha aplicado a cascos, sólo a proyectores,  aunque existe la promesa de aplicar esta tecnología a los cascos desde hace algunos años.   

5.3.6.4 Cascos de visualización con tecnología de laser    Esta  tecnología  se  fundamenta  en  hacer  llegar  un  haz  de  láser  directamente  a  la  retina  del  usuario, inicialmente, debido a restricciones tecnológicas, sólo se podía trabajar con láser rojo o  verde.  Recientemente  se  pudo  conseguir  el  láser  azul,  pero  requiere  temperaturas  extremadamente  bajas.  También  se  ha  conseguido  obtener  láser  blanco  a  temperaturas  más  razonables, con esto se obtienen imágenes en B/N, el color se obtiene mediante disco de filtros  RGB, aún no se han podido obtener sistemas fácilmente comercializables.    Virtual  Retinal  Display,  VRD  (Pantalla  de  Retina  de  Exploración,  RSD),  fue  inventado  en  la  Universidad de Washington, en el Laboratorio Human Interface Technology Lab (HIT) en 1991,  el desarrollo del dispositivo comenzó en noviembre de 1993, la empresa Microvision Inc. tiene  la licencia exclusiva para comercializar la tecnología VRD.     El VRD es una tecnología de visualización que dibuja una pantalla de trama directamente en la  retina  del  ojo.  El  espectador  ve  lo  que  parece  ser  una  pantalla  convencional  flotando  en  el  espacio  delante  de  ellos.  El  haz  modulado  de  luz  proyectado  por  el  VRD  (de  una  fuente  electrónica)  directamente  sobre  la  retina  del  ojo  que  produce  una  imagen  rasterizada.  El  espectador tiene la ilusión de ver la imagen de origen como si estuviera dos metros de distancia 

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frente a un monitor de 14 pulgadas. En realidad, la imagen está en la retina de su ojo y no en  una  pantalla.  La  calidad  de  la  imagen  es  excelente,  con  vistas  estéreo,  a  todo  color,  amplio  campo de visión y sin parpadeo, puede llegar a tener una resolución máxima de 1600x1200. Los  cascos son de peso muy ligeros, su precio es muy alto.   

Figura 48. VRD, Virtual Retinal Display, 1991 Fuente: Human Interface Technology Lab (HITL), Universidad de Washington. 

 

5.3.6.5 Cascos de visualización con tecnología de Disco de filtros RGB    Cascos con tecnología de Disco de filtros RGB, cuando se tiene una tecnología en B/N y se quiere  obtener imágenes en color, se adapta un filtro en forma de disco o cilindro con los tres colores  básicos de luz: R (rojo), G (verde) y B (azul). Este filtro va pasando de R a G a B a R, etc., a muy  alta frecuencia, el cambio de color se sincroniza con el dispositivo, el cual genera el patrón de  imagen que corresponde a un componente de la imagen final. Al poner el filtro rojo se genera el  componente  de  rojo,  después  el  de  verde  y  finalmente  el  de  azul.  Esto  ocurre  en  tan  poco  tiempo, que la retina del espectador suma las tres componentes, lo que equivale a ver la imagen  a todo color.   

  Figura 49. Funcionamiento de la Tecnología de disco de filtro RGB 

 

5.3.6.6 Cascos de visualización Virtual Cocoon 39    Virtual  Cocoon,  es  una  propuesta,  de  desarrollo  de  un  casco  de  RV,  que  estimulará  los  cinco  sentidos del ser humano. El casco incluye una pantalla de TV de alta definición, altavoces, un  equipo inalámbrico, un tubo que libera sustancias químicas para el olfato, otro tubo que libera  sustancias  químicas  para  el  gusto,  un  ventilador  para  modificar  la  sensación  de  frío  y  un  calentador  para  modificar  la  sensación  de  calor,  cuatro  altavoces  con  sonido  Surround  (envolvente).                                                                 39

 Web del Proyecto Cocoon: http://www.epsrc.ac.uk/newsevents/events/pioneers09/photos/Pages/VirtualCocoon.aspx 

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Figura 50. Casco Virtual Cocoon Fuente: EPSRC 

  Este  proyecto  es  financiado  por  el  Engineering  and  Physical  Research  Council  (EPSRC)40,  y  desarrollado  por  científicos  de  cinco  Universidades  Británicas:  Universidades  de  York,  Warwick,  Cradford,  Bradford  y  Brighton.  Se  estima  que  estará  listo  para  el  2014,  a  un  costo  aproximado de $ 2.000.   

5.3.7 Sistema ʺBoomʺ    Aunque  no  son  cascos,  a  menudo  se  les  confunde  ya  que  guardan  algunas  similitudes.  El  BOOM (Binocular Omni‐Orientation Monitor) es creado en los Laboratorios FakeSpace en Palo  Alto, California. A través del uso del BOOM, los problemas de contrapeso en los dispositivos de  visualización  son  eliminados.  El  BOOM  permite  que  sean  usados  dispositivos  de  mayor  resolución en visualización como los CRT, en lugar de los de bajas resolución como los LCD.   

  Figura 51. BOOM, Binocular Omni‐Orientation Monitor Fuente: Web de la empresa Stereo3D 

  Debido a su gran peso se encuentran colgando de un brazo articulado que permite todo tipo de  rotaciones y desplazamientos y a su vez hace de contrapeso, el brazo mecánico del Boom hace  de rastreador de posición, a la vez que sostiene un visor tipo HMD, con sistemas de tecnología  CRT, de dos pantallas pequeñas acopladas en una única carcasa.     Contiene  seis  sensores  de  posición  y  orientación,  proveen  al  dispositivo  una  visualización  completa y forma de ubicación en el espacio, tienen buena resolución y alto contraste, también  muestran muy buen color debido a que las CRT son a color.                                                                40

 Engineering and Physical Research Council, EPSRC: http://www.epsrc.ac.uk/Pages/default.aspx 

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5.3.8 Sistemas tipo ʺCAVEʺ    El término Cueva o CAVE (Cave Automatic Virtual Environment)se utiliza por primera vez en el  paper  “The  Cave,  Audio  Visual  Experience  Automatic  Virtual  Environment”  desarrollado  por  Carolina  Cruz‐Neira  (1992)  como  resultado  de  su  tesis  doctoral  y  dirigida  por  los  pioneros  Daniel  J.  Sandin,  Thomas  A.  DeFanti,  Robert  V.  Kenyon  y  John  C.  Hart,  del  Laboratorio  de  Visualización  Electrónica  (EVL),  de  la  Universidad  de  Illinois‐Chicago  (UIC),  fue  uno  de  los  sistemas  de  visualización  que  consiguieron  cambiar  el  tópico  del  casco  en  las  aplicaciones  de  realidad virtual.    A  la  CAVE  se  la  cataloga  como  un  entorno  de  Realidad  Virtual  inmersiva,  también  son  considerados como entornos multipersona de alta resolución con video 3D y audio, ajustados a  un espacio determinado. Para producir sensación de inmersión en sistemas grupales se utiliza:      Instalaciones  Proyectivas,  consiste  en  un  espacio  en  forma  de  cubo,  construido  por  mínimo  tres  paredes  que  son  pantallas  de  retroproyección.  Mediante  al  menos  tres  proyectores,  envían  sus  imágenes  a  cada  pantalla  desde  el  exterior  del  espacio,  un  cuarto proyector situado en el techo, proyecta sobre el suelo del espacio, de esta forma,  los usuarios que se sitúan dentro ven las imágenes del entorno virtual en al menos tres  paredes  y  el  suelo,  generando  una  sensación  de  total  inmersión  para  una  o  varias  personas.    Rastreadores  de  Posición,  los  usuarios  pueden  moverse,  esto  hace  que  la  perspectiva  de las proyecciones también varíe según la posición de los usuarios. Un solo usuario es  quien  dirige,  portando  un  sensor  de  posición  y  orientación.  De  este  modo,  los  demás  usuarios  deben  mantenerse  cerca  del  usuario  principal  e  intentar  mirar  en  la  misma  dirección.  El  usuario  principal  también  lleva  una  especie  de  joystick  aéreo  llamado  ʺWandʺ con el que interactúa con el sistema   Gafas  Estereoscópicas,  se  complementan  con  gafas  estereoscópicas  y  por  lo  tanto  los  usuarios  deben  utilizar  las  gafas  de  cristal  líquido,  de  esta  forma,  las  paredes  “desaparecen” y el usuario se ve rodeado por el entorno virtual, con plena sensación de  profundidad.   

  Figura 52. Configuración del CAVE y Usuario interactuando en un CAVE  Fuente: Web de la Facultad de Informática de la UPM 

  Estos sistemas en general tienen las siguientes características destacables:     MULTIUSUARIO:  Varios  usuarios  pueden  estar  dentro  de  la  experiencia  simultáneamente de forma cómoda y útil.   PROFUNDIDAD POR ESTEREOSCOPÍA: La estereoscopia en este caso, no sólo hace  que las dimensiones físicas del CAVE se vean sobrepasadas, sino que también consigue  que  se  experimenten  objetos  flotando  dentro.  Esto  permite  explorar  los  objetos  desde  muchos puntos de vista distintos. 

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

NO  AISLAMIENTO  DEL  USUARIO:  El  hecho  de que  los  usuarios  no  estén aislados  permite que puedan comentar aquello que están viendo. 

  Estos  sistemas  son  extremadamente  caros  ya  que  necesitan:  un  potente  sistema  de  generación  gráfica  (4  proyecciones  en  estéreo  =  8  imágenes  a  generar  cada  vez),  unos  proyectores  de  alta  resolución,  luminosidad  y  frecuencia  vertical,  con  espejos  de  muy  alta  calidad  para  reducir  el  recorrido de proyección.    Si el sistema incluye varias pantallas con superposición horizontal se habla de teatros virtuales,  proporcionando  una  gran  amplitud  del  campo  de  visión.  En  el  Instituto  Alemán  de  Computación  Gráfica  Darmstadt 41 ,  existe  uno  de  los  sistemas  más  sofisticado  con  cinco  proyecciones (3 muros, 1 techo y 1 suelo), estas instalaciones se complementan con sensores de  movimiento de posición absoluta y gafas estereoscópicas, lo que hace que el usuario tenga una  mayor experiencia inmersiva.    Al  ser  un  sistema  aislado  totalmente  inmersivo,  la  interacción  es  directamente  con  el  computador,  la  comunicación  con  el  mundo  real  es  transparente,  solo  la  hacen  los  procedimientos externos, por su complejidad requiere personal altamente calificado, no toda las  personas tienen acceso a esta tecnología.     También son sistemas muy costosos en su montaje, ya que resulta difícil calibrar las imágenes  para  que  coincidan  en  las  aristas  de  unión;  además  se  necesita  una  habitación  con  paredes  pintadas  de  negro,  de  unas  dimensiones  considerables  y  unas  condiciones  de  temperatura  controladas para que no se vean alterados los proyectores y las pantallas.     Hay estudios actuales sobre proyectos de Cave de bajo costo, dependiendo del proyecto puede  estar cerca de los 19.000 euros una solución de bajo costo, con: estructura, proyectores, pantallas  y materiales de red42, aunque puede variar dependiendo de la aplicación que se implemente y el  nivel de inmersión que se desee generar.    La UPM, dispone de un sistema tipo CAVE, llamado i‐SPACE, en este sistema de visualización  3D envolvente, la ilusión de inmersión se consigue utilizando tecnología de proyección estéreo  Active Infitec®, más cinco pantallas de grandes dimensiones, compuestas de modo que simulan  un cubo dentro del cual se sitúa el usuario.    

Figura 53. Imágenes i‐SPACE Fuente: Web de la Facultad de Informática de la UPM 

  La  CAVE  original  se  distribuye  a  través  de  la  empresa  Mechdyne 43  (en  el  2003  adquirió  Mechdyne  Sistemas  Fakespace).  También  existen  versiones  parecidas  al  CAVE  de  otras                                                               Web del Instituto Alemán de Computación Gráfica Darmstadt: http://www.igd.fraunhofer.de/   Implementing a Low‐Cost CAVE System Using the CryEngine2: http://cryve.id.tue.nl/paper/paper.html  43 Web de empresa Mechdyne: http://www.mechdyne.com/  41 42

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empresas, e incluso existen sistema con 5 y 6 superficies de proyección, lo cual dificulta aún más  el montaje y la calibración.    Una de las instalaciones de CAVE, con más alta resolución del mundo, está en la Universidad  del Estado de Iowa, despliega 100 millones de pixeles después de una inversión de 4 millones  de  dólares  en  mejoras.  Dentro  del  cuarto,  un  clúster  de  96  procesadores  gráficos  Hewlett‐ Packard  alimentan  24  proyectores  digitales  Sony  proyectando  imágenes  que  iluminan  seis  superficies  ‐  las  cuatro  paredes,  suelo  y  techo  ‐  de  10  pies  cuadrados  cada  una  (aproximadamente  3  metros  por  lado)  con  alternancia  de  imágenes  estereoscópicas.  Las  gafas  de  LCD  intercambian  de  izquierda  a  derecha  en  sincronización  con  todos  los  proyectores  permitiendo  la  experiencia  de  realidad  virtual  3D.  Un  sistema  ultrasónico  que  rastrea  movimientos, cambia la escena cuando los usuarios giran su cabeza mientras 8 canales de audio  aportan el sonido.    Otras  de  las  Tecnologías  de  Cuevas  desarrolladas  actualmente  es  la  EON  Icube44,  este  es  un  ambiente inmersivo de múltiple lado, en el que los participantes están completamente rodeados  por imágenes virtuales y sonido 3D. El Icube EON representa un importante hito innovador en  la  alta  gama  de  visualización  y  desarrollo  de  sistemas.  A  diferencia  de  la  generación  anterior  CAVE®, el Icube EON es fácil de usar incluso para los no programadores, ya que proporciona  una velocidad sin igual de la creación de contenido envolvente y despliegue, utiliza una nueva  perspectiva mejorada del material rígido de las paredes, y cuenta con capacidades integradas de  colaboración.     El Icube EON consta de 3, 4 ó 6 paredes de acuerdo a las necesidades de los usuarios, y que se  pueden configurar. En la versión de EON Mobile Icube la pared puede reconfigurarse en forma  de  U.  Por  la  retro‐proyección  de  las  imágenes  y  la  continuidad  de  imagen  impecable  en  las  esquinas,  se  crea  la  ilusión  de  una  completa  sensación  de  presencia  en  el  entorno  virtual,  el  sistema es completamente compatible con dispositivos de seguimiento y de entrada. Se basa en  la  tecnología  de  PC  mediante  el  cual  varios  computadores  están  sincronizados  entre  sí  para  generar imágenes simultáneas en estéreo (visualización estereoscópica) en las paredes múltiples  sin problemas. Utilizando una serie de emisores de infrarrojos, proyectores de gama alta, gafas  estereoscópicas activas de obturación, y rastreadores de posición, el resultado es una inmersión  completa del usuario en un mundo virtual donde los objetos flotan en el espacio con gráficos de  alta calidad que desafían las mejores plataformas UNIX.     En  el  EON  Icube,  se  pueden  implementar  electros  rastreadores  magnéticos  para  controlar  la  posición  del  usuario  y  la  orientación,  se  los  utiliza  para  calcular  una  vista  en  perspectiva  estereoscópica al tiempo que permite al usuario moverse libremente dentro y alrededor de los  objetos que flotan en el espacio. La visualización estereoscópica, con el apoyo de un sistema de  sonido  envolvente  integrado,  los  dispositivos  periféricos  tales  como  dispositivos  de  retroalimentación  de  fuerza  y  guantes  (opcional)  se  integra  en  el  sistema.  EON  Icube  tiene  la  capacidad  de  desplegar  rápidamente  simulaciones  interactivas  3D  virtuales,  utilizando  una  serie de clases incorporadas de objetos, y una gran biblioteca de modelos 3D y texturas.    Las ventajas y desventajas en el uso de CAVES, son también las que generan el uso de realidad  virtual, dependiendo del contexto.     

                                                            44

 Web de la EON Icube: http://www.eonreality.com/products_icube.html 

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Ventajas   

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 

 

Desventajas   

Aprendizaje  en  manipulación  de  objetos  en  un  contexto no real.   Ayuda  a  realizar  experimentos,  entrenamiento,  formación y aspectos académicos y de negocios que  evitan pérdidas económicas, materiales o humanas.   Beneficios  para  que  personas  de  diversidad  funcional  puedan  experimentar  cuestiones  que  no  les permite la realidad.   Permite realizar un seguimiento de las situaciones y  procedimientos realizados inworld.   Se puede romper paradigmas, principios y leyes de  la realidad (Gravedad, Vuelo, Arquitectura Virtual,  etc.).   Se pueden poner a prueba principios y modelos.   Se  pueden  plantear  situaciones  para  ser  simuladas  y  poder  obtener  una  retroalimentación  de  los  sucesos.  

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 

 

La complejidad de los desarrollos es elevada.   Los  costos  son  bastante  elevados  en  la  realización  de mundos virtuales.   Habrán defectos durante la experiencia inworld, en  cuanto  a  la  interacción  entre  el  programa  y  los  usuarios en cuanto a la interfaz.   Se puede presentar desorientación espacial.   A veces suele ser difícil el aprendizaje del uso de la  herramienta,  lo  cual  incurre  en  cierta  dificultad  para dominar los mandos y/o controles.   Distanciamiento emocional de los objetos y escenas  virtuales.   Todo  el  equipo  técnico  necesita  de  un  adecuado  personal para el mantenimiento e instalación, por lo  tanto  para  su  manejo  requiere  personal  altamente  calificado. 

Tabla 8. Cuadro comparativo de Ventajas y Desventajas de las CAVE 

  En la actualidad ya existen CAVE´s de seis lados ‐visión total‐, como el del “Center of Paralell  Computers” en Suecia, (VR‐CUBE). En el Ars Electrónica Center de Linz, Austria, existe una de  las pocas CAVE accesible al público en general.    

5.3.9 Sistemas tipo domo y cúpula    De  este  tipo  de  sistemas  se  encuentran  dos  grandes  sistemas:  El  EVE  (Extended  Virtual  Environment) y los de proyección esférica.    El  EVE,  es  un  sistema  multiusuario  diseñado  por  Jeffrey  Shaw,  artista  y  director  del  departamento  de  medios  digitales  del  ZKM45 (Zentrum  fur  Kunst  und  Medientecnologie)  de  Karlsruhe,  Alemania.  Es  una  enorme  semiesfera inflable  de  nueve  metros  de  altura  y doce  de  ancho,  con una  entrada  con  puerta  giratoria  para mantener  constante  la  presión  de aire en  su  interior.   

Figura 54. Vista exterior de EVE (Izq.). Vista interior de EVE (Der.) 

  Todo el interior de la semiesfera es una superficie de proyección, en el centro de la semiesfera se  encuentra un brazo robótico industrial que soporta dos proyectores. Estos proyectores generan  una imagen estereoscópica sobre la superficie de la semiesfera mediante polarización de las dos  fuentes.  Los  usuarios  deberán  llevar  unas  gafas  polarizadas  para  poder  captar  el  efecto  de  estereoscopía.                                                              45

 Web del Zentrum fur Kunst und Medientecnologie : www.zkm.de/ 

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  La imagen proyectada funciona a modo de ventana, de unos 3x2 metros, a través de la cual se  puede observar el entorno virtual. Para ver todo el entorno que se desarrolla alrededor, se debe  dar la orden al computador que modifique la posición y orientación del brazo robótico y genere  las imágenes correspondientes a otro punto de vista. Estas órdenes las da un usuario principal  que lleva un sensor de orientación en la cabeza. Allí donde su cabeza apunte, allí el computador  enviará  al  brazo  robótico  que  proyecte  las  imágenes.  El  usuario  principal  también  dispone  de  un  wand  de  interacción  de  forma  similar  al  CAVE.  Los  demás  usuarios,  hasta  veinte  simultáneos, tan solo pueden ver aquello que el usuario principal decide ver.    Los sistemas de proyección esférica difieren de EVE en que la proyección abarca la totalidad de  la  bóveda  o  semiesfera  de  proyección.  Uno  de  los  principales  fabricantes  de  este  tipo  de  sistemas  es  la  empresa  Elumens 46 .  Existen  sistemas  de  diversos  tamaños,  el  sistema  más  pequeño es el Visionstation, para una o dos personas.   

  Figura 55. Visionstation de la empresa Elumens

  La forma en que se proyecta la imagen es mediante una lente especial gran angular. Proyector y  lente  se  sitúan  en  el  centro  del  proyecto  (debajo  de  la  repisa  de  interacción).  Debido  a  la  deformación que sufre la imagen al proyectarse en la pantalla esférica con la lente angular, las  imágenes  deben  ser  distorsionadas  mediante  una  distorsión  inversa  a  la  esférica,  para  que  la  visualización  final  sea  correcta.  Existen  sistemas  muchos  mayores  que  pueden  contener  hasta  unas veinte personas.    Otro sistema es el EnspheredVision de la universidad de Tsukuba, el cual se fundamenta en un  domo casi totalmente esférico que envuelve al usuario. Lo han desarrollado de tamaño grande u  los de tipo móvil   

  Figura 56. Figura: Ensphered grande interior (Izq.). Ensphered móvil para un usuario (Der) 

   

 

                                                            46

 Web de la empresa Elumens: http://www.elumens.com/ 

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5.3.10 Sistemas Cybersphere y Virtusphere    Otro proyecto en desarrollo de un espacio virtual proyectivo es el denominado Cybersphere47,  presentado  en  ACM  septiembre  2003,  pretende  desarrollar  un  ambiente  virtual  en  una  esfera  añadiendo la funcionalidad de permitir movimiento libre. Este tipo de sistema pretende reducir  la incapacidad para moverse por el entorno virtual de manera natural.     El Cybersphere es una gran esfera hueca, translúcida, de 3.5 metros de diámetro, provista de un  medio de entrada para un observador, está soportado por un anillo de rodamientos, cuando el  usuario  camina  la  esfera  rota  sobre  su  soporte  y  otra  esfera  más  pequeña;  induciendo  la  adaptación de las vistas virtuales.     El  movimiento  de  pasos  del  observador  hace  que  la  esfera  rote.  Imágenes  generadas  por  computador  se  actualiza  en  respuesta  a  este  movimiento  y  se  proyectan  sobre  la  superficie  exterior  de  la  esfera.  Cuatro  proyectores  están  montados  en  la  investigación  que  rodea  las  paredes,  otros  dos,  están  montados  en  las  paredes  frontal  y  posterior.  Un  proyector  está  montado  sobre  el  techo.  Cada  proyector  proyecta  una  imagen,  generada  por  un  computador,  sobre la superficie exterior de la esfera. La superficie de esta esfera se prepara de una manera  que  el  observador  encerrado  sea  capaz  de  ver  claramente  las  imágenes  proyectadas.  La  combinación  de  las  imágenes  de  cada  proyector  ofrece  una  experiencia  totalmente  inmersiva  visual para el observador.   

  Figura 57. Cybersphere de RV Fuente: Web [plantarchy.us/katko/projects/dope/cybersphere.pdf] 

  El observador es capaz de caminar, correr, saltar o gatear en cualquier dirección, mientras que  al mismo tiempo es capaz de observar un entorno virtual que lo abarca todo.    Otro  proyecto  similar  es  el  proyecto  de  la  empresa  Virtusphere,  Inc. 48 , 49  que  desarrolla  y  comercializa  una  plataforma  de  locomoción  que  permite  a  los  usuarios  sumergirse  completamente en su experiencia virtual interactiva    Virtusphere  consta  de  una  esfera  hueca  de  diez  pies,  que  se  la  coloca  sobre  una  plataforma  especial  que  permite  que  la  esfera  gire  libremente  en  cualquier  dirección  de  acuerdo  con  los  pasos  del  usuario.  El  uso  de  un  casco  móvil  montado  en  la  cabeza,  el  usuario  es  capaz  de  caminar  y  de  correr,  al  estar  inmersos  en  el  entorno  virtual,  el  movimiento  por  el  usuario  se  replica  dentro  del  entorno  virtual.  El  mismo  conjunto  de  hardware  puede  ser  utilizado  para                                                               http://plantarchy.us/katko/projects/dope/cybersphere.pdf  http://www.virtusphere.com/  49 http://www.youtube.com/watch?v=FT8gMCQaqRo&feature=player_embedded  47

48 

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diferentes aplicaciones, cambiando solamente el software de aplicaciones.    

  Figura 58. Plataforma de locomoción de VirtusSphere Fuente: Web de VirtusSphere 

   

5.4 Sistemas de audio    Los sistemas de audio para experiencias de realidad virtual son los que se encargan de gestionar  los  estímulos  sonoros.  Estos  se  pueden  dividir  en  dos  subcategorías  principales:  Audio  generado y Audio captado.    Aunque su utilización parece evidente, es importante tener en cuenta que los estímulos sonoros,  pueden  suplir  en  muchos  casos  los  estímulos  táctiles.  Por  un  lado  está  la  utilización  de  frecuencias  bajas  que  generan  sensaciones  vibrátiles.  Por  otro  lado  se  pueden  utilizar  en  la  percepción acción – reacción. Es decir, que si en una experiencia de realidad virtual, el usuario  solo ve que en su tránsito ha chocado con una pared, puede no haberse dado cuenta ya que a  veces es difícil hacer una estimación de las distancias. En cambio, si este choque se refuerza con  un sonido, el usuario puede llegar a percibir la sensación del “golpe”.   

5.4.1 Audio generado    Por audio generado se entiende aquel audio el sistema genera para que el usuario lo capte como  estímulo  de  salida  de  la  aplicación.  Los  dos  subtipos  de  audio  generado  son  el  audio  no  espacializado y el audio espacializado:     Audio No Espacializado: Este tipo de audio es el más común. Puede utilizar cualquier  tipo  de  equipo  de  sonido  y  cualquier  número  de  altavoces  o  bien  unos  auriculares,  y  habitualmente utiliza el modo estéreo. Se usan audífonos de uso más corriente, a través  de  estos  se  escucha  el  sonido  simulado  de  los  objetos  sin  identificar  auditivamente  el  punto  de  ubicación  del  mismo,  ya  que  este  sistema  no  tiene  en  cuenta  la  posición  del  sujeto virtual dentro del entorno.   

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Figura 59. Audífonos convencionales Fuente: 1.bp.blogspot.com 

  

Audio  Espacializado:  Este  tipo  de  audio  tiene  en  cuenta  la  posición  del  sujeto  virtual  dentro del entorno. De este modo el sistema genera los sonidos de forma que el usuario  perciba la  dirección, intensidad  y  tiempo  en  que se  generó  ese  sonido  desde la fuente  sonora virtual en relación al sujeto virtual. La salida de los estímulos sonoros hacia el  usuario puede ser mediante unos auriculares, ó bien mediante un sistema de cuatro u  ocho  altavoces.  Si  se  hace  mediante  altavoces,  el  sistema  debe  saber  la  posición  y  orientación  física  del  usuario  con  respecto  a  los  altavoces  y  por  esta  razón  el  usuario  deberá llevar un sensor de posicionamiento espacial que informe al sistema. Debido a  esto, estos sistemas son monousuario. 

  Los  primeros  sistemas  que  aparecieron  que  calculaban  la  transformación  del  sonido  para  espacializarlo  fueron  los  Convolvotron  de  Cristal  River  Engineering,  estos  audífonos además de simular el sonido propio de los objetos, simulan la ubicación de  los mismos dentro del ambiente virtual.   

Figura 60. Audífonos Convolvotrón Fuente: 1.bp.blogspot.com 

  Se está trabajando en sistemas multiusuario a partir de altavoces, a través de métodos llamados  polifónicos.  Estos  métodos  generan  un  patrón  de  interferencias  de  sonido  inundando  un  espacio concreto, de forma que un usuario, vaya donde vaya y sin necesidad de ser detectado  por un sensor de posicionamiento espacial, oirá correctamente la espacialización de las fuentes  sonoras  virtuales.  Así  pues,  al  no  depender  de  la  detección  del  usuario,  pueden  circular  un  número indefinido de usuarios por ese espacio y todos oirán correctamente los sonidos.    Todos  estos  sistemas  espacializados,  por  el  hecho  de  utilizar  el  modelo  de  morfología  de  audición de los seres humanos, se utilizan mayoritariamente en aplicaciones de simulación.        

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5.4.2 Audio captado    Se entiende por audio captado, aquel audio que el sistema captura de forma que pueda servir al  usuario  como  elemento  de  interacción. Los dos  subtipos  de audio  captado  son:  Reconocimiento  del habla, y Procesado de señal.     Reconocimiento del Habla: Este tipo de audio captado es el que se usa más a menudo,  se trata de reconocer las palabras que pronuncia el usuario. Primero se captura el audio  y  se  extraen  los  fonemas,  a  partir  de  los  fonemas  se  intentan  reconstruir  las  palabras,  una  vez  que  se  tienen  las  palabras  el  sistema  puede  utilizarlas  por  separado  como  órdenes imperativas a realizar. Por ejemplo: abrir, subir, correr, etc. Si por el contrario  las palabras deben unirse para encontrar frases, el sistema aplica técnicas de inteligencia  artificial (técnicas de lenguaje natural), para encontrar el sujeto de la frase, el predicado  con  su  acción  a  realizar,  etc.  De  este  modo  se  establece  un  potente  sistema  de  interacción para el usuario.     Procesado  de  Señal:  En  principio  no  tiene  diferencia  con  el  audio  captado  de  Reconocimiento del Habla, en lo que difiere es en el modo en que se procesa ese sonido,  pero existen muchas técnicas y efectos que se pueden aplicar a un sonido captado para  darle salida. Por ejemplo: se pueden cambiar las cualidades del sonido como timbre de  voz,  tono,  textura,  velocidad,  etc.  Incluso  se  puede  convertir  una  voz  femenina  en  masculina y viceversa. También se pueden fusionar un sonido original y un sonido de  referencia,  de  forma  que  las  palabras  de  un  usuario  pueden  oírse  con  sonido  de  un  animal, tren, o de un instrumento musical, etc.   

5.5 Sistemas sensores de articulaciones    Las tecnologías de sensores de articulaciones son las más usadas dentro de los sistemas de RV,  estos sensores detectan con gran precisión el movimiento dando un tipo de interfaz física muy  útil. Su utilización es muy diversa y depende mucho del tipo de articulación que se detecte, así  pues, las aplicaciones que las utilizan van desde rehabilitación de una parte del cuerpo, hasta el  control  de  un  personaje  virtual,  pasando  por  la  interacción  manual  de  objetos  virtuales.  Las  características  comunes  de  este  tipo  de  tecnología  son  parecidas  a  las  características  de  los  sensores de posicionamiento espacial, entre los que podemos mencionar:     Dimensión:  Indica  si  el  sistema  está  pensado  para  trabajar  en  el  plano  (2D)  o  en  el  espacio 3D.   Grados  de  Libertad:  Cuantos  tipos  posibles  de  medidas  puede  realizar  el  sistema  dentro  de  su  dimensión.  Por  ejemplo,  hay  sensores  que  detectan  más  de  una  medida  por articulación (por ejemplo rotación en dos ejes) o bien el movimiento de más de una  articulación.   Conexión al computador: Si se conectan mediante un cable, o bien si disponen de algún  sistema inalámbrico.   Medición  relativa  o  absoluta:  Si  las  medidas  que  realiza  el  sistema,  son  medidas  de  incremento  o  decremento  respecto  a  las  anteriores  (medidas  relativas)  o  bien  si  son  medidas  que  hacen  referencia  a  un  sistema  de  coordenadas  físicas  fijas  (medidas  absolutas).  Las  rotaciones  acostumbran  a  medirse  de  forma  absoluta,  en  cambio  los  desplazamientos de forma relativa.   Lag  ó  Delay:  Retardo  de  respuesta,  el  tiempo  que  necesita  el  sistema  para  formar  la  medida y notificarla al computador. Como menor sea el retardo mejor será el sistema.   Precisión o resolución: La medida de menor tamaño que puede realizar el sistema. 

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

Repetitividad de medición: Precisión con que un sistema de medición absoluta puede  volver a detectar la misma posición u orientación. 

  Existen  cuatro  tipos  principales  de  tecnologías  de  sensores  de  articulaciones  que  se  han  desarrollado: tecnología de fibra óptica, tecnología de exoesqueleto, tecnología de elementos de flexión y  tecnología prensil.   

5.5.1 Sist. sensores de articulaciones‐ Tecnología de Fibra Óptica     Están fundamentados en unos hilos de fibra óptica que se sitúan a lo largo de la articulación que  se desea medir; la fibra óptica sale de un módulo de control, va hasta la articulación y vuelve al  módulo. Este módulo de control emite un haz de luz y lo envía por la fibra, el haz de luz tarda  un tiempo distinto en ir y volver, y llega con una intensidad menor dependiendo del grado en  que  la  fibra  se  ha  doblado,  con  esto  el  módulo  puede  calcular  el  ángulo  de  doblado  de  la  articulación.   

Figura 61. Dataglove de VPL (Izq.). Datasuite de VPL (Der.).

  Esta fue la tecnología utilizada en el primer sensor de articulaciones, el Dataglove inicialmente  diseñado en NASA Ames y posteriormente fabricado y distribuido por la empresa VPL Inc. Un  tiempo  después  apareció  el  Datasuit,  también  de  VPL,  el  cual  medía  todas  las  articulaciones  principales del cuerpo. Actualmente hay algunos guantes y sensores que utilizan una tecnología  muy similar.   

5.5.2 Sist. sensores de articulaciones‐ Tecnología de Exoesqueleto    Se  originaron  en  parte  como  amplificadores  del  esfuerzo  humano,  capaz  de  levantar  y  mover  cargas  pesadas.  Los  primeros  ʺHandymanʺ,  descrito  en  (CORLISS  &  JOHNSON,  1968),  fueron  ejemplo de un exoesqueleto del antebrazo y la mano; el Hardiman de General Electric, fue un  marco de exoesqueleto de todo el cuerpo. El exoesqueleto permite registrar el movimiento del  cuerpo en un entorno virtual y, especialmente, como una técnica de retroalimentación de datos  hápticos para el usuario sumergido en la RV (BERGAMASCO, 1992).     Esta  tecnología  es  parecida  a  los  sensores  de  articulaciones,  pero  no  solo  los  detecta  el  movimiento  lo  limita.  En  efecto,  la  estructura  mecánica  del  exoesqueleto  está  dotada  de  un  sistema  que  fuerza  un  cierto  movimiento.  Los  primeros  sistemas  de  esta  tecnología,  junto  al  sistema Waldo para los gestos faciales, fueron de la empresa Exos Co. (empresa cerrada).   

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Figura 62. El Exos para mano (Izq.). Waldo de Exos (Der.) Fuente: Universidad de Taiwán 

 

5.5.3  Sist.  sensores  de  articulaciones‐  Tecnología  de  elementos  de  Flexión    Esta tecnología se fundamenta en las propiedades tensioeléctricas de unos elementos que varían  su  resistencia  en  función  de  su  flexión.  De  esta  forma,  situados  a  lo  largo  de  la  articulación  y  mediante un sistema que detecte las variaciones de tensión eléctrica que pasa por el elemento,  se puede calcular el ángulo. Esto se utiliza especialmente en elementos pequeños como la mano,  algunos de los guantes actuales de la empresa Cyber Glove Systems50, son:    

CYBERGLOVE II: El nuevo Sensor de movimiento de captura de datos,  con  un  máximo  de  22  sensores  de  alta  precisión.  Está  fabricado  con  tejido elástico y una palma de malla para la ventilación. 

CYBERGLOVE  III:  El  nuevo  CyberGlove  Sistemas  MoCap  responde  a  las  necesidades  de  la  captura  de  movimiento  y  de  la  industria  de  animaciones  gráficas.  El  nuevo  diseño  aerodinámico  permite  a  la  industria una mayor movilidad física.    Tabla 9. Guantes con tecnología de elementos de Flexión

 

5.5.4 Sist. sensores de articulaciones‐ Tecnología prensil    Esta  tecnología  no  mide  flexión  de  las  articulaciones,  utilizada  un  guante  que  mide  de  forma  binaria,  si  el  dedo  pulgar  toca  alguno  de  los  otros  dedos.  Estos  guantes  de  apriete  contienen  sensores  electrónicos  incorporados  en  las  yemas  de  los  dedos  de  un  guante  para  detectar  el  contacto  entre  los  dedos  (BOWMAN,  2001).  Los  guantes  de  esta  tecnología  se  llaman  PinchGloves51 por  el  hecho  que  se  detecta  la  “pinza”  de  dos  dedos,  y  los  fabricaba  la  empresa  Fakespace52                                                               www.cyberglovesystems.com/   Web con información de PinchGloves: http://www.vrealities.com/pinch.html  52 Empresa Web de FakeSpace Labs.: http://www.fakespacelabs.com/  50 51

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Figura 63. PinchGloves de Fakespace

  Usado en aplicaciones de realidad virtual, se puede emplear para asignar funciones interactivas  correspondientes  a  toques  detectados  entre  los  dedos.  Sin  embargo,  estos  guantes  no  están  diseñados  para  señalar  y  requieren  una  unidad  de  controlador  conectado  a  los  guantes  con  cables. Disponible para SGI, Sun, y el PC, el guante PinchGloves ya no se fabrica   

5.6 Sistemas táctiles para RV    La tecnología táctil es aquella que interactúa con el usuario mediante el sentido del tacto y que  está dando lugar a grandes avances en el campo de la realidad virtual y realidad aumentada. Ya  se puede teletransportar de forma virtual objetos reales a través del ciberespacio, se ha logrado  que se pueda ʺtocarʺ la realidad virtual e incluso se ha hecho posible que se puedan sentir los  movimientos de una pareja de baile generada por computador.     Estos sistemas han ayudado a las personas en la exploración de los entornos virtuales, a través  de  aplicaciones  en  la  industria  aeroespacial,  cirugía  médica,  industria  de  la  cerámica,  entre  otras.  Usada  históricamente  en  teleoperación  o  telerobótica  y  actualmente  en  Sistemas  de  Realidad Virtual (VR) y la simulación. Los sistemas táctiles se dividen en dos grandes áreas.      Sistemas  de  Force  Feedback  (o  de  respuesta  de  fuerza),  los  cuales  están  ya  bastante  desarrollados y existen muchos productos comerciales.    Sistemas de Sensaciones táctiles, gestionan aquellas propiedades que más asociamos al  tacto como textura, temperatura, etc. Estos sistemas continúan en fase de desarrollo.    Su  utilización  responde  claramente  a  la  intención  de  dar  una  estimulación  lo  más  completa  posible  al  usuario,  añadiendo  los  estímulos  táctiles  a  los  visuales  y  sonoros.  No  obstante,  su  utilización es más compleja que los estímulos visuales y sonoros debido a que su codificación  no está unificada y hay muchas formas posibles de hacerlo.     Existe una gran cantidad de datos de dispositivos históricos y contemporáneos en la web de la  Comunidad de hápticos53, que sirven de referencia y apoyo para este tipo de sistemas, muchos  de los sistemas táctiles están considerados sistemas hápticos. A continuación se explican las dos  subcategorías de los sistemas táctiles: Sistemas de Force Feedback y Sistemas de sensaciones táctiles.   

5.6.1 Sistemas de Force Feedback o de respuesta de fuerza    Estos  sistemas  mediante  diversos  tipos  de  tecnologías,  intentan  dar  al  usuario  una  serie  de  sensaciones  de  fuerza  y  resistencia.  La  complejidad  de  la  generación  en  tiempo  real  de  estímulos  de  force  feedback  radica  en  el  hecho  que  estos  sistemas  deben  ser  actualizados  a  1000Hz  (es  decir  1000  veces  por  segundo).  Si  esto  no  se  cumple,  las  sensaciones  de  fuerza  y  resistencia presenta interferencias de tipo vibración o pueden causar una lesión al usuario.                                                              53 http://haptic.mech.northwestern.edu/database/ 

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  Habitualmente los sistemas informáticos no pueden cumplir la restricción de la actualización y  por  esta  razón,  habitualmente,  los  sistemas  de  force  feedback  llevan  su  incorporado  su  propio  procesador.  Este  procesador  genera  en  tiempo  real  ciertas  sensaciones  ciñéndose  a  la  actualización  de  1000Hz,  esto  significa  que  la  aplicación  de  RV  se  descarga  de  esta  responsabilidad,  pero  en  contrapartida  pierde  el  control  total  de  estas  sensaciones  y  debe  adaptarse al repertorio que le ofrece el sistema táctil.    Existen  diversas  tecnologías  que  se  aplican  a  los  Sistemas  Force  Feedback  o  de  Respuesta  de  Fuerza: Tecnología de Joystick, Tecnología de Brazo robótico y Tecnología de Exoesqueleto.    Sistemas de Force Feedback ‐ Tecnología de joystick    La tecnología Joystick son sistemas que dan sensaciones de tipo vibrátil o de resistencia  al  desplazamiento  y  a  la  torsión.  La  sensación  está  pensada  básicamente  para  mano  y  brazo. Por ejemplo, existen muchos joysticks para video consolas que dan un repertorio  de sensaciones vibrátiles del tipo: Estar pilotando un helicóptero, estar disparando una  ametralladora,  etc.  Algunos  de  estos  sistemas  comerciales  son:  Microsoft  Sidewinder  Force  Feedback  2  Joystick,  Logitech  Flight  System  G940  Force  Feedback  Joystick  o  Thrustmaster RGT Force Feedback Racing Wheel.   

  Figura 64. Microsoft Sidewinder (Izq.) y Logitech Flight System G940 (Der.) 

  Sistemas de Force Feedback ‐ Tecnología de brazo robótico    Estos  sistemas  están  pensados  para  dar  sensación  de  resistencia  al  desplazamiento,  básicamente,  la  sensación  se  da  a  nivel  de  brazo  en  los  sistemas  grandes,  a  nivel  de  mano en los intermedios y a nivel de dedo en los pequeños. Por ejemplo, si se necesita  que  el  usuario  tenga  la  sensación  de  que  ya  no  puede  empujar  un  objeto  porque  ha  chocado con otro, o bien sensaciones de elasticidad o fricción. El brazo desarrollado por  la Universidad de North Carolina es un ejemplo experimental:   

Figura 65. Brazo de force feedback de la Universidad de North Carolina 

  Los  manipuladores  Bilaterales  Maestro‐Esclavo  (MSMs),  funcionalmente  no  son 

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diferentes  de  los  actuales  sistemas  hápticos,  permite  un  manejo  seguro,  a  distancia  de  material irradiado bajo el control humano y la visión indirecta (circuito cerrado de TV).  Un  brazo  de  control  principal  suele  ser  una  reproducción  mecánica  extendida  de  un  brazo  remoto  esclavo,  los  componentes  están  unidos  por  medio  de  cadenas,  cables  o  algún  otro  sistema  de  movimiento  electromecánico.  “El  más  difundido  de  los  brazos  de  control  maestro  para  las  aplicaciones  de  Realidad  Virtual  ha  sido  el  usando  en  el  modelado  de  molecular “GROPE IIIb Project” y la interacción táctil para las simulaciones de moléculas  de sustrato, de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill (BROOKS, 1990).    En  cuanto  a  sistemas  comerciales,  la  empresa  SensAble54 lleva  años  desarrollando  y  comercializando sus sistemas Phantom:   

  Figura 66. El Phantom de SensAble Inc. Fuente: Web de empresa SensAble Inc. 

  Finalmente, para  sensaciones  de  elasticidad  y  torsión,  y  aunque no  es  exactamente  un  brazo  robótico,  la  Universidad  de  Tsukuba 55  desarrolló  el  sistema  llamado  “Haptic  master is desktop force display”.   

Figura 67. Haptic Master is Desktop Force Display Fuente: Universidad de Tsukuba, Japón. 

  Con  el  haptic  Master,  los  usuarios  pueden  sentir  la  rigidez  o  el  peso  de  los  objetos  virtuales con un dispositivo compacto de retroalimentación de fuerza (indicación de la  fuerza)  para  uso  de  escritorio.  Este  manipulador  de  6DoF  emplea  un  mecanismo  paralelo  para  aplicar  las  fuerzas  de  reacción  a  los  dedos  de  mango  del  manipulador  operador.     El sistema se apoya con tres conjuntos de pantógrafos, cada pantógrafos es impulsado  por tres motores de corriente continua accionados por PWM (Pulse Width Modulation).  Ha  sido  desarrollado  específicamente  para  uso  de  escritorio,  el  espacio  de  trabajo  del  centro de la plataforma es un volumen esférico aproximadamente 40 cm. de diámetro.  El  operador  puede  sentir  las  características  físicas  de  tres  tipos  de  objetos  virtuales:                                                              54 55

 http://www.sensable.com/   www.tsukuba.ac.jp/english/ 

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Superficie  dura  (no  puede  penetrar  en  la  superficie),  superficie  elástica  (puede  empujar  y  deformar los objetos virtuales), Fluidos (la resistencia del fluido se puede sentir).    Sistemas de Force Feedback ‐ Tecnología de exoesqueleto    Los  Exoesqueletos  tienen  una  estructura  mecánica  paralela  y  sobrepuesta  a  las  extremidades  o  cuerpo,  con  rotores  y  sensores  en  cada  articulación.  Poseen  una  alta  precisión por lo que se utilizan en aplicaciones delicadas.     La mayoría de estos dispositivos proporcionan a su vez salida táctil, presión y fuerza.  Uno  de  los  sistemas  que  proporcionan  esta  salida  se  denomina  TouchSense™  desarrollado por la empresa Immersion Corporation56, esta tiene más de 1200 patentes  de productos hápticos en EE.UU y en otros países.    Existen dos tipos principales: los que utilizan pequeños motores en las articulaciones y  los que tienen un sistema de cables de acero que pasan por unas guías hasta llegar a un  módulo de control (como si fuese una tecnomarioneta). Los tipo de sistemas aplicados a  la mano sirven para que el usuario tenga la sensación de estar cogiendo un objeto en su  mano, y puede percibir su solidez y, hasta cierto punto, su forma.    Las grandes empresas, ven al exoesqueleto como una tecnología prometedora, algunos  fabricantes  de  este  tipo  de  tecnología  son  la  Japonesa  Kawasaki,  Honda,  Toyota  y  Panasonic.  Existen  empresas  no  tan  conocidas  como  Cyberdine,  así  como  algunos  prototipos desarrollados por universidades y centros tecnológicos.   

  Figura 68. Movimiento para formas humanoides, con un Exoesqueleto  Fuente: Web de Mauricio Gomez [sites.google.com/site/mgomez1974] 

  Hay  muchas  empresas  que  apuestan  por  desarrollar  mejores  dispositivos,  ofrece  un  futuro  prometedor  especialmente  si  es  aplicado  a  la  rehabilitación  de  personas  con  discapacidad,  como  la  empresa  Norteamericana  Forcetek57,  que  ha  fabricado  tensores  tipo  Turnbukcle,  se  trata  en  realidad  de  un  mando  para  videojuegos  que  pone  resistencia a los movimientos de los brazos para dar mayor realismo durante el juego o  cuando  empujamos  un  objeto  virtual  o  chocamos  con  una  pared,  etc.  También  la  empresa Immersion58 comercializa estos sistemas.                                                                 Web de la empresa Immersión: www.immersion.com   Web de la empresa Forcetek: www.forcetekusa.com/  58 Web de la empresa Immersion: www.immersion.com/  56 57

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La  empresa  Cyber  Glove  Systems 59 ,  tiene  dos  tipos  de  guantes  con  tecnología  de  exoesqueleto el Cybergrasp y el Cyberforce.    Cybergrasp:  Es  un  sistema  de  retroalimentación  de  fuerza  en  los  dedos  y  la  mano.  Permite  llegar  a  el  computador  y  captar  objetos generada por la misma o tele‐manipulados.    Cyberforce: Es  una armadura  de retroalimentación de  fuerza,  que  no  sólo  transmite  las  fuerzas  realistas  de  la  mano  y  el  brazo,  sino  también  dispone  de  seis  grados  de  libertad  de  rastreo  de  posición,  lo  que  permite  medir  con  precisión  la  traducción y la rotación de la mano en tres dimensiones    Tabla 10. Guantes con tecnología de exoesqueleto Cybergrasp y Cyberforce  Fuente: Cyber Glove Systems 

  En  un  futuro  probablemente  una  debilidad  o  parálisis  en  las  piernas  podrían  ser  compensadas con estos dispositivos a medida que las baterías se hagan más pequeñas o  se  encuentre  la  forma  de  reducir  el  consumo  de  energía,  el  peso  y  volumen  de  estos  dispositivos. Otras opciones consisten en obtener energía del propio movimiento o calor  corporal.   

5.6.2 Sistemas de sensaciones táctiles    Estos sistemas están pensados para dar sensaciones de rugosidad, textura, fluidez, etc., es decir  aquellas  sensaciones  que  habitualmente  pensamos  como  táctiles.  Hay  muy  pocos  sistemas  desarrollados en esta área y aún se encuentran en fase de prototipo.     La  tecnología  usada  por  los  Sistemas  de  sensaciones  táctiles,  tenemos:  Tecnología  por  motores  vibradores, Tecnología por burbujas de aire, Tecnología por terminales térmicas, Tecnología por pequeñas  agujas ó pequeñas tensiones eléctricas    Sist. de sensaciones táctiles ‐ Tecnología por motores vibradores    Esta  tecnología  se  fundamenta  en  unos  motores  que  producen  una  vibración  de  frecuencia  controlable.  Se  han  realizado  diversos  estudios  de  percepción  que  narran  como  una  vibración  de  una  cierta  frecuencia  aplicada  en  una  parte  del  cuerpo  es  interpretada por el sistema perceptual táctil del cuerpo como otro tipo de sensación. Por  ejemplo,  unos  pequeños  motores  adaptados  a  los  dedos  de  un  guante  y  otro  en  la  palma,  dan  un  conjunto  de  sensaciones  de  textura,  fluidez,  tensión,  etc.  La  empresa  Immersion fabrica su guante CyberTouch    Estos guantes de datos están formados de lycra con cables de fibra de vidrio para cada  dedo, cada fibra posee un emisor de luz al inicio y un sensor al final, de modo que se  pueden  determinar  los  giros  por  la  intensidad  de  luz  recibida,  cuenta  con  pequeños  estimuladores  vibrotáctiles  en  cada  dedo  y  la  palma  de  la  mano,  cada  estimulador  se                                                              59

 www.cyberglovesystems.com/ 

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puede  programar  individualmente  para  variar  la  fuerza  de  la  sensación  táctil,  posee  bastante flexibilidad y portabilidad. La identificación de la posición deber realizarse con  un rastreador adicional.   

Figura 69. Guante CyberTouch con tecnología táctil de Cyber Glove Systems  Fuente: Cyber Glove Systems 

 

  Otro  dispositivo  es  el  “Interactor feedback Vest”  de  la  empresa  Aura  Systems  Co.  Es  un  chaleco que lleva incorporado un motor que puede dar al usuario la sensación de haber  recibido un golpe en el pecho. Este dispositivo se utiliza en videojuegos de acción.   

Figura 70. El Interactor feedback vest de Aura Systems Fuente: Empresa Ausa System Co. 

  Sist. de sensaciones táctiles ‐ Tecnología por burbujas de aire    Esta  tecnología  se  fundamenta  en  adaptar  unas  pequeñas  bolsas  inflables,  especialmente a guantes, aunque existen versiones en vestidos de cuerpo completo, que  controladas por un módulo puede dar la sensación de presión sobre un objeto y de su  elasticidad,  el  módulo  de control  decide  si  inflarlas o  desinflarlas.  Un  ejemplo  de  esto  era el “Teletact glove” de la National Advanced Robotics, Research Centre in Salford.   

Figura 71. Teletact I, II y Teletact Commander Fuente: National Advanced Robotics Research Centre in Salford 

  Sist. de sensaciones táctiles ‐ Tecnología por terminales térmicas    La Universidad de Salford a través de su Departamento de Robótica, desarrolló también  desarrollo el “Termal feedback glove”, un guante con terminales térmicas que pueden ser 

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calentadas ó enfriadas desde un módulo de control. Esto permite al usuario saber si se  está interactuando con un objeto virtual caliente ó frio.   

Figura 72. Termal feedback glove Fuente: National Advanced Robotics Research Centre in Salford 

  Sist. de sensaciones táctiles ‐Tecnología por pequeñas agujas ó pequeñas tensiones eléctricas    Se realizaron experimentos con un conjunto de pequeñas agujas acomodadas a la yema  del dedo de un usuario, mediante este conjunto de agujas se puede dar la sensación de  aristas  de  objetos  virtuales  o  rugosidades  de  texturas.  Como  alternativa  a  la  agujas  también  se  ha  experimentando  con  un  conjunto  de  extremos  eléctricos  que  dan  una  pequeñísima  tensión  eléctrica  para  dar  unas  sensaciones  similares  a  las  de  las  agujas,  pero sin las dificultades mecánicas de miniaturización.   

Figura 73. El Exeter fingertip stimulator array Fuente: Universidad de Exeter 

    Sist. de sensaciones táctiles ‐ Pantalla táctil de RV60    Ya se está intentando implementar sistemas de este tipo en paneles táctiles, utilizando  distintas formas de tecnología, como campos electrostáticos, que añadirían sensación de  “rugosidad”  creando  texturas  en  la  superficie  de  la  pantalla,  o  fluidos  magnéticos  debajo del panel, que conseguirían poner un relieve sobre los teclados en pantalla, pero  estos sistemas parecen que no avanzan lo suficientemente rápido.    Una de las interfaces futuras es la que está trabajando la empresa NEC y el Instituto de  Tecnología  de  Tokyo,  este  2012,  ellos  buscan  implementar  respuestas  sensoriales  a  la  interacción con pantallas táctiles, cuando se aplica presión en la pantalla, el dispositivo  de  respuesta  tensa  uno  o  más  alambres  en  función  de  la  dirección  de  la  pulsación,  de  modo  que  esta  se  desplaza  físicamente  (muy  ligeramente)  creando  una  respuesta  identificable  que  nos  permita  localizar  un  objeto  en  pantalla,  o  sentir  alguna  reacción                                                              60 Noticia de la pantalla: http://www.smarttvnoticias.com/2012/03/26/nec‐esta‐desarrollando‐la‐pantalla‐tactil‐de‐realidad‐virtual/. Video  de la pantalla táctil con sensación de fuerza: http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=veP1BcdYrEY 

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cuando algo colisiona con los bordes de la imagen, logrando una mayor precisión que la  simple vibración a la que estamos acostumbrados.    

Figura 74. Pantalla táctil de RV Fuente: Web de Gizmologia 

  Este  sistema  se  encuentra  en  una  fase  de  desarrollo  relativamente  temprana,  y  el  prototipo actual es grande, como para que se pueda considerar su uso en dispositivos  móviles  como  Tablets  o  Smartphones,  aunque  sería  un  sistema  muy  interesante  para  ordenadores  personales  de  sobremesa,  “todo‐en‐uno”  táctiles,  o  incluso  sistemas  de  navegación. Este prototipo es ruidoso (en perspectiva) y necesita sensores ópticos en el  marco del dispositivo, de modo que no se podría implementar en pantallas sin borde, o  con el cristal por encima de este.   

5.7 Sistemas de refuerzo de situación y cinéticos    El  Sistemas  de  refuerzo  de  situación  a  una  serie  de  sistemas  que  dan  al  usuario  sensaciones  cinéticas  como  velocidad,  gravedad,  aceleración,  dirección,  rotación,  etc.,  a  nivel  de  todo  el  cuerpo.  Estos  sistemas  estimulan  el  sistema  de  equilibrio  del  oído  interno,  así  como  el  sistema  nervioso y motriz del usuario.    Cuando al usuario se le están dando unos estímulos visuales de movimiento, ejemplo a bordo  de un avión y este movimiento no corresponde en su sistema de equilibrio a lo que está viendo;  esta  falta  de  consistencia  en  los  estímulos  que  reciben  los  sistemas  sensoriales  del  usuario,  provoca una incomodidad al sistema perceptual que resulta en mareo y nauseas.     Su  uso  está  sujeto  a  las  aplicaciones  que  necesitan  apoyo  cinético  a  los  estímulos  visuales  y  sonoros. Por ejemplo, en simuladores de vuelo los estímulos le ayudan al usuario a entender las  fuerzas que actúan sobre el avión para que pueda decidir qué maniobras son adecuadas realizar  en ese momento. Se los puede dividir en sistemas de: plataformas móviles y sistemas motrices.   

5.7.1  Sistemas  de  refuerzo  de  situación  y  cinéticos  ‐  Plataformas  móviles    Los sistemas de refuerzo de situación móviles son llamados también actuators. Estos pueden ser  pistones  neumáticos,  hidráulicos,  electromagnéticos,  etc.  También  pueden  variar  en  tamaño,  habiendo  sistemas  pequeños  para  una  plataforma  que  sostenga  una  sola  persona,  hasta  plataformas  que  pueden  sostener  toda  una  cabina  de  simulador  de  vuelo  que  pesa  toneladas.  Algunas características comunes son:      Grados  de  Libertad:  Determina  si  la  plataforma  puede  hacer  todas  las  traslaciones  y  rotaciones  del  espacio  3D.  Muchas  de  ellas  no  pueden  hacerlo.  Por  ejemplo,  algunas 

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  

plataformas  utilizadas  para  videojuegos  tan  solo  tienen  rotación  adelanta‐atrás,  rotación derecha–izquierda y desplazamientos arriba–abajo.  Velocidad  de  Respuesta  o  Inercia  del  Sistema:  Es  la  velocidad  con  que  el  sistema  puede cambiar de tipo de estímulo.  Carga Máxima: Es el peso máximo que puede manipular la plataforma.  Fuerzas  Gravitatorias:  Son  las  fuerzas  que  se  pueden  ejercer  sobre  el  participante  de  forma  que  se  puedan  simular  fuerzas  centrípetas,  ingravidez,  etc.  Se  miden  en  Gs,  lo  cual  significa  que  estas  fuerzas  se  remiten  a  la  fuerza  de  gravedad  de  la  tierra  como  referente unitario. 

 

Plataforma de actuadores hidráulicos de 3 grados de libertad   

  Cabina SEGA 360 de 3 grados de libertad en rotación.   

  Simulador de vuelo en plataforma de actuadores hidráulicos  Plataforma de actuadores electromagnéticos de 6  de 6 grados de libertad  grados de libertad  Figura 75. Plataforma y Cabinas de situación y cinéticos

   

5.7.2  Sistemas  de  refuerzo  de  situación  y  cinéticos  ‐  Sistemas  motrices    Los sistemas de refuerzo de situación motrices, son sistemas mecánicos que ayudan al usuario a  entender unos  estímulos  de  movilidad dentro  de  una experiencia  de  Realidad Virtual.  Dentro  de  la  gran  variedad  que  existe,  se  pueden  encontrar  sistemas  tipo:  bicicleta  estática,  diversos  tipos de caminadoras, sistemas de generación de terrenos, etc.   

  Cybertron que da 3 grados de libertad de rotación.   

Aplicación de ciclismo y efecto de viento.   

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  Omnidireccional Treadmill de Virtual Space Devices, Inc.  Caminador en aplicaciones de entrenamiento militar.  Figura 76. Sistemas de refuerzo de situación motrices

 

5.8 Sistemas misceláneos para captar información    Hay  un  conjunto  de  tecnologías  y  sistemas  que  no  se  las  pueden  clasificar  en  ninguna  de  las  categorías  mencionadas,  sin  embargo  son  sistemas  que  utilizan  algunos  estímulos  ó  detectan  ciertas  propiedades  del  usuario  muy  particulares.  Se  pueden  encontrar  desde,  simples  células  fotoeléctricas  hasta  complejos  aparatos  para  medir  el  movimiento  muscular  de  los  ojos  para  saber dónde está mirando el usuario. Revisemos algunas de ellas:     Detección  del  movimiento  de  los  ojos:  Para  hacer  el  seguimiento  de  la  mirada  del  usuario. Existen dos tecnologías: una detección de la actividad muscular alrededor del  ojo y otra mediante un sistema de cámara de vídeo que detecta la posición de la pupila.   Detectores de presión sanguínea: Miden los cambios de tensión en el usuario y dan un  valor entre 0 y 255. Existen algunas aplicaciones que lo utilizan para conseguir que una  persona estresada consiga tener un autocontrol que le permita relajarse.   Sensores  de  temperatura:  Normalmente  para  detectar  la  temperatura  del  cuerpo  del  usuario.   Sensores  de  respiración:  Hay  dos  tipos,  unos  miden  el  ritmo  de  respiración  y  otros  miden la expansión o contracción torácica.   Detectores de colores: Uno de los guantes más curiosos, denominado “Guante de Color”  61  es  el  presentado  por  Robert  y.  Wang  del  MIT  y  Jovan  Popovic  de  Advanced  Technology  Labs  de  Adobe  y  University  of  Washington,  en  lugar  de  tener  sensores  como los otros, este tiene colores, que una cámara capta para localizar la mano, lo que le  permite el seguimiento de la mano en tiempo real, a los sistemas de visión artificial les  resulta difícil reconocer lo que ven, pero el guante multicolor les ayuda.   

Figura 77. Guante de color Fuente: Web [people.csail.mit.edu/rywang/hand] 

                                                               http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=3JWYTtBjdTE y  http://people.csail.mit.edu/rywang/hand  61

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CAPÍTULO 6 – SOFTWARE USADO EN EL DESARROLLO  DE LA RV 

  Los  sistemas  de  software  de  RV  son  aquellos  programas  encargados  del  desarrollo  de  alguna  parte de la experiencia de Realidad Virtual. Por medio de ellos podemos dar movimiento a los  objetos,  hacer  que  el  mundo  aparezca  ante  nosotros  desde  una  perspectiva  diferente  cuando  miramos  alrededor,  simular  situaciones  tanto  cotidianas  como  imposibles,  y  permitir  que  una  persona interactúe con los elementos que le rodean.    Las  aplicaciones  de  realidad  virtual,  muestran  una  gran  interdisciplinariedad,  por  lo  que  su  desarrollo se hace a partir del trabajo de profesionales en distintos ámbitos: diseñadores gráficos  modeladores,  programadores,  ingenieros  electrónicos,  etc.  Esto  da  lugar  a  un  amplio  abanico  de  herramientas especializadas, muchas de las cuales no son exclusivas del ámbito de la realidad  virtual,  así  pues,  no  existe  un  software  específico  que  permita  hacerlo  todo.  Las  diversas  subcategorías  que  se  presenta  tienen  relación  con  las  fases  de  desarrollo  de  una  aplicación  de  Realidad Virtual y son los más utilizados.   

6.1 Herramientas de programación    Los  lenguajes  de  programación  tipo  C/C++  evidentemente  no  son  exclusivos  de  la  realidad  virtual,  sin  embargo  dan  control  total  sobre  los  algoritmos,  gestión  de  entradas  y  salidas,  comportamientos, etc., y por lo tanto son muy útiles.    Existe lo que se conoce por “Librerías de programación”, estas librerías aportan una funcionalidad  de más alto nivel a lenguajes como el C/C++. En toda aplicación de realidad virtual hay ciertos  elementos que siempre aparecen y por lo tanto no tiene sentido programarlos una y otra vez. Es  aquí donde radica el interés de estas librerías.    

6.1.1 VRML (Virtual Reality Modeling Language)    Existe  un  lenguaje  completo  de  programación  de  experiencias  de  RV,  como  es  el  VRML  (Lenguaje para Modelado de Realidad Virtual), se ha convertido en el estándar para la creación  de  mundos  virtuales  no  inmersivo.  Su  historia  inició  en  1994,  desarrollado  por  Mark  Pesce  y  Toni Parisi    Tiene  como  objetivo  la  representación  de  gráficos  interactivos  tridimensionales;  diseñado  particularmente para su empleo en la web. Consiste en un formato de fichero de texto en el que  se especifican los vértices y las aristas de cada polígono tridimensional, además del color de su  superficie.  Es  posible  asociar  direcciones  web  a  los  componentes  gráficos  así  definidos,  de  manera que el usuario pueda acceder a una página web ó a otro fichero VRML de Internet cada  vez que se seleccione el componente gráfico en cuestión. 

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  El  Consorcio  Web3D  formado  por  universidades,  empresas,  individuos  independientes,  desarrolladores,  usuarios,  etc.  ha  sido  creado  para  desarrollar  este  formato,  por  lo  tanto  su  definición no obedece a unos intereses comerciales en concretos. Su filosofía multiplataforma le  hace utilizable, prácticamente en cualquier tipo de sistema informático.     Su primera especificación fue publicada en 1995, la versión actual funcionalmente completa es  la VRML 97 (ISO/IEC DIS 14772‐1).VRML, actualmente este lenguaje está evolucionando hacia  su nueva versión llamada X3D (Extensible 3D).   

  Figura 78. Metodología de diseño VRML efectivo

  El  consorcio  Web3D,  como  una  forma  de  fortalecer  esta  herramienta  de  programación,  en  el  2008  desarrollo  una  metodología  de  diseño  para  VRML,  en  donde  se  explica  paso  a  paso  la  secuencia que se debe seguir para construir una aplicación.    

6.1.2 X3D    X3D62,  es  un  lenguaje  informático  para  gráficos  vectoriales  definido  por  una  norma  ISO,  que  puede  emplear  tanto  una  sintaxis  similar  a  la  de  XML  como  una  del  tipo  de  VRML  (Virtual  Reality Modelling Language). X3D amplía el VRML con extensiones de diseño y la posibilidad  de emplear XML para modelar escenas completas en tiempo real. X3D es la sucesora mejorada  de  VRML,  sin  embargo,  la  especificación  del  VRML97  y  muchas  herramientas  de  VRML  son  todavía  muy  útiles  y  lo  seguirá  siendo  mientras  que  los  desarrolladores  actualicen  sus  productos para soportar X3D.   

6.2 Plataformas, Api, IDE de desarrollo para RV    PLATAFORMA:  Una  plataforma  de  desarrollo  es  el  entorno  de  software  común  en  el  cual  se  desenvuelve la programación de un grupo definido de aplicaciones. Comúnmente se encuentra  relacionada  directamente a  un  sistema  operativo; sin embargo,  también  es  posible  encontrarla  ligada  a  una  familia  de  lenguajes  de  programación  ó  a  una  Interfaz  de  programación  de  aplicaciones                                                              62

 www.web3d.org/realtime‐3d/ 

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  API:  Una  interfaz  de  programación  de  aplicaciones  (API),  representa  la  capacidad  de  comunicación  entre  componentes  de  software.  Se  trata  del  conjunto  de  llamadas  a  ciertas  bibliotecas  que  ofrecen  acceso  a  ciertos  servicios  desde  los  procesos  y  representa  un  método  para conseguir abstracción en la programación, generalmente (aunque no necesariamente) entre  los niveles ó capas inferiores y los superiores del software. Uno de los principales propósitos de  una API consiste en proporcionar un conjunto de funciones de uso general, por ejemplo, para  dibujar ventanas o iconos en la pantalla. De esta forma, los programadores se benefician de las  ventajas de la API haciendo uso de su funcionalidad, evitándose el trabajo de programar todo  desde  el  principio.  Las  APIs  asimismo  son  abstractas:  el  software  que  proporciona  una  cierta  API generalmente es llamado la implementación de esa API.    IDE: Un IDE es un entorno de programación que ha sido empaquetado como un programa de  aplicación,  es  decir,  consiste  en  un  editor  de  código,  un  compilador,  un  depurador  y  un  constructor de interfaz gráfica (GUI). Los IDEs pueden ser aplicaciones por sí solas o pueden ser  parte  de  aplicaciones  existentes,  permite  ir  visualizando  el  resultado  del  desarrollo,  aporta  comportamientos  predefinidos  para  los  objetos,  interfaces  predefinidas,  entre  otras.  Las  características principales de este tipo de entornos son:     Visualización  de  la  jerarquía  de  objetos  del  entorno  y  de  las  transformaciones:  Así  como las librerías específicas de realidad virtual gestionan estas jerarquías para liberar  al programador, los entornos de desarrollos además dan una visualización en forma de  árbol de esta jerarquía para poder gestionarla sin necesidad de programar. Además se  dan funcionalidades del tipo añadir objeto a la jerarquía   Importación  de  un  amplio  abanico  de  formatos  de  geometrías:  Permite  importar  geometrías  de  objetos  que  directamente  a  la  escena  y  situarlos  mediante  una  interfaz  gráfica.   Visualización del posicionamiento y organización de objetos en el entorno: Aportan  una  ventana  de  visualización  (o  previsualización)  del  entorno  para  poder  organizar  y  situar  los  objetos  sin  tener  que  dar  las  transformaciones  geométricas  involucradas  de  forma numérica.   Repertorio  de  comportamientos  asignables  a  objetos:  Aportan un amplio abanico de  algoritmos  de  comportamientos  que  se  pueden  asociar  a  los  objetos  de  forma  transparente  al  desarrollador.  Es  decir,  si  que  deba  preocuparse  por  entender  los  procesos que hay por debajo.   Repertorio de interfaces utilizables en la definición de la interacción del usuario con  la  experiencia:  Aportan  un  amplio  abanico  de  interfaces  de  interacción  prediseñadas  para que se definan con base de la experiencia aún que el desarrollador deba entender  los procesos y algoritmos involucrados.   Gestión  de  interfaces  físicas:  Se  libera  al  desarrollador,  no  solo  de  programar  los  drivers  de  las  interfaces  físicas,  sino  también  de  la  forma  en  que  se  mapean  sobre  las  acciones de los objetos, del sujeto virtual o de las acciones globales de la experiencia.    Esto resulta en un entorno de desarrollo muy accesible a desarrolladores noveles y permite un  desarrollo mucho más rápido. La desventaja es que se pierde mucho control sobre aquello que  se quiere llevar a cabo ya que no se puede entrar a modificar en detalle. Para esto es necesario  bajar  a  nivel  de  programación,  por  lo  que,  muchos  entornos  aportan  un  lenguaje  de  scripting  que permite una cierta programación a medida.       

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6.2.1 Plataformas, Api, IDE ‐ OpenGL (Open Graphics Library)    OpenGL  es  una  especificación  estándar  que define una  API63 multilenguaje  y  multiplataforma  para  escribir  aplicaciones  que  produzcan  gráficos  2D  y  3D.  La  API  consiste  en  más  de  250  funciones  diferentes  que  pueden  usarse  para  dibujar  escenas  tridimensionales  complejas  a  partir  de  primitivas  geométricas  simples,  tales  como  puntos,  líneas  y  triángulos.  Fue  desarrollada  originalmente  por  Silicon  Graphics  Inc.  (SGI)  en  1992  y  se  usa  ampliamente  en  CAD, Realidad Virtual, representación científica, visualización de información y simulación de  vuelo.  También  se  usa  en  desarrollo  de  videojuegos,  donde  compite  con  Direct  3D  en  plataformas de Microsoft Windows.    Hay  implementaciones  eficientes  de  OpenGL  para  Mac  OS,  Microsoft  Windows,  GNU/Linux,  varias plataformas Unix y PlayStation 3     En  el  2006  se  anunció  que  OpenGL  pasaría  al  ARB  al  Grupo  Khronos  (formado  por  AMD,  Apple,  Blizzard,  Intel  Graphics  Controllers,  nVIDIA,  otros),  el  subgrupo  de  Khronos  que  gestiona la especificación de OpenGL se denomina “OpenGL ARB Working Group”.  Existe una variante la OpenGL ES (OpenGL for Embedded Systems), esta variedad simplificada  de la API gráfica OpenGL diseñada para dispositivos integrados tales como teléfonos móviles,  PDAs y consolas de videojuegos.     OpenGL ha influido en el desarrollo de las tarjetas gráficas, promocionando un nivel básico de  funcionalidad  que  actualmente  es  común  en  el  hardware  comercial;  algunas  de  esas  contribuciones son: Primitivas básicas de puntos, líneas y polígonos rasterizados. Proceso en la  pipeline de gráficos.  Una  pipeline  de  transformación  e  iluminación.  Z‐buffering.  Mapeado  de  texturas.  Alpha  blending.    La  última  versión  es  la  OpenGL  4.2,  publicado  el  8  de  agosto  de  2011,  soportan  las  tarjetas  gráficas:  Nvidia  GeForce  400  series,  Nvidia  GeForce  500  series,  ATI  Radeon  HD  5000  series,  AMD Radeon HD 6000 Series, ATI Radeon HD 7000 series.     Se han programado varias bibliotecas externas que añaden características no disponibles en el  propio OpenGL, algunas de ellas son:     GLU:  Ofrece funciones  de dibujo  de  alto  nivel  basadas  en  primitivas  de  OpenGL.  Las  funciones  de  GLU  se  reconocen  fácilmente  pues  todas  empiezan  con  el  prefijo  glu.  Tiene funciones adicionales como NURBS, esferas, discos, etc.   GLUT: API multiplataforma que facilita una rudimentaria funcionalidad para el manejo  de ventanas e interacción por medio de teclado y ratón.   GLUI:  Interfaz  de  usuario  basada  en  GLUT;  proporciona  elementos  de  control  tales  como  botones,  cajas  de  selección  y  spinners.  Es  independiente  del  sistema  operativo,  sustentándose en GLUT para manejar los elementos dependientes del sistema.   GLX: Interfaz de OpenGL con el sistema X Window System       

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 API: Interfaz de programación de aplicaciones 

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6.2.2 Plataformas, Api, IDE – OpenSG 64    OpenSG es un sistema portátil scenegraph para crear programas de gráficos en tiempo real, por  ejemplo, para aplicaciones de Realidad Virtual. Se desarrolla siguiendo los principios de Open  Source (LGPL) y se puede utilizar libremente. Se ejecuta en Windows, Linux, Solaris y MacOS X  y  se  basa  en  OpenGL.  Sus  principales  características  son  las  de  multithreading  avanzado  (multihilos)  y  agrupaciones  de  apoyo,  aunque  es  perfectamente  utilizable  en  sistemas  de  un  solo hilo.    El proyecto se inició, al igual que muchos otros sistemas, al final de la extinción de scenegraph  en  1999,  cuando  el  proyecto  de  Microsoft  y  SGI  ʹs  Fahrenheit  se  terminó.  OpenSG  no  debe  confundirse  con  OpenSceneGraph  que  es  una  API  completamente  diferente,  el  desarrollo  empezó casi al mismo tiempo, y ambos eligieron nombres similares.   

6.2.3 Plataformas, Api, IDE – OpenSceneGraph 65    OpenSceneGraph es una API de código abierto de gráficos 3D utilizada por los desarrolladores  de aplicaciones en campos como la simulación visual, juegos de computador, realidad virtual,  aplicaciones científicas de visualización y modelado.    El  kit  de  herramientas  está  escrito  en  C  +  +  usando  OpenGL,  y  se  ejecuta  en  una  variedad  de  sistemas operativos incluyendo Microsoft Windows, Mac OS X, Linux, IRIX, Solaris y FreeBSD.    El  desarrollo  de  OpenSceneGraph  comenzó  en  1998  por  Don  Burns,  y  luego  se  unió  Robert  Osfield  en  1999.  El  proyecto  no  hace  un  seguimiento  de  las  descargas  y  no  tiene  manera  de  medir  el  número  de  usuarios  activos.  A  partir  de  2006,  la  lista  de  distribución  OSG  de  los  usuarios superaron los 1.500 abonados.   

6.2.4 Plataformas, Api, IDE – OpenGL Performer 66    OpenGL  Performer™  es  una  interfaz  de  programación  potente  y  completo  para  los  desarrolladores que crean en tiempo real de simulación visual y otros profesionales orientados  al rendimiento de las aplicaciones gráficas en 3D.     El kit de herramientas simplifica el desarrollo de aplicaciones que se utilizan para la simulación  visual,  la  fabricación,  el  diseño  basado  en  la  simulación,  realidad  virtual,  visualización  científica, el entretenimiento interactivo, transmisión de video, arquitectónico caminar a través,  y  el  diseño  asistido  por  computador.  Este  software  proporciona  una  sofisticada  gestión  multiproceso y multicanal que abarca una amplia gama de complejas aplicaciones gráficas.    El último gran lanzamiento, OpenGL Performer ™ 3.1, está construida sobre el estándar de la  industria OpenGL ® biblioteca de gráficos, interopera con OpenGL Voluminizador ™, OpenGL  Multipipe  SDK  ™  y  OpenGL  Vizserver  ™,  incluye  tanto  ANSI  C  y  C  +  +  fijaciones,  y  está  disponible para el IRIX ® del sistema operativo, Linux ®, Windows ® XP y Windows ® 2000.     

                                                             http://www.opensg.org/   http://www.openscenegraph.org/projects/osg  66 http://oss.sgi.com/projects/performer/  64 65

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6.2.5 Plataformas, Api, IDE – VRT de Superscape 67    El  VRT  es  el  software  de  desarrollo  integrado  de  SUPERSCAPE  para  la  creación  de  mundos  virtuales  interactivos.  Incorpora  todos  los  editores  necesarios  para  el  desarrollo  completo  de  cualquier aplicación sin necesidad de software o hardware adicionales. Elegido mejor software  por la industria de Realidad Virtual, el VRT se ha convertido en el estándar para la creación de  aplicaciones  profesionales.  Además,  VRT  permite  la  incorporación  de  elementos  de  iluminación, proyección de sombras, reflejos y hasta texturas para los materiales, lo que permite  aumentar el realismo de los diferentes mundos virtuales que se vayan a crear.    Consta de varios módulos independientes que permiten la creación, modificación e integración  de los distintos elementos que conforman un mundo virtual, los más importantes son: el Shape  Editor (editor de objetos), el World Editor (editor de mundos), además del editor de imágenes,  editor  de  layout,  el  editor  de  sonido,  el  editor  de  teclado,  el  editor  de  recursos  (crear  menús,  cuadros de alerta y cuadros de diálogo para comunicarse con el usuario). Además VRT incluye  el  SCL  (Lenguaje  Superscape  control),  que  puede  ser  usado  para  controlar  los  objetos  del  mundo virtual y realizar acciones que no podrían ser realizadas por las rotaciones automáticas  o funciones de movimiento.    Cuenta con varias extensiones opcionales entre las que destacan:   Superscape Networks, que permite la creación de mundos virtuales en red local.   Superscape  Developer’s  Kit,  que  permite  la  interconexión  de  mundos  virtuales  con  dispositivos de otros fabricantes.   Superscape Visualiser, sistema integrado de visualización, audio y control.    La empresa Superscape fue adquirido por Glu Mobile en el 2008.   

6.2.6  Plataformas,  Api,  IDE  –  Superscape  SDK  (Superscape  Developers Kit)    El  SDK,  Versión  5.01,  permite  al  usuario  ampliar  el  sistema  Superscape  añadiendo  más  funciones que serían imposible de llevar a cabo utilizando únicamente el VRT. El SDK, es una  extensión  opcional  del  VRT  para  programadores  en  C/C++  que  quieran  interpretar  el  código  Superscape  a  bajo  nivel.  El  Application  Program  Interface  (API)  da  acceso  abierto  al  software  Superscape proporcionando una enorme flexibilidad en la aplicación     EL  Superscape  Developers  Kit  está  hecho  para  facilitar  la  creación  de  Aplicaciones,  Requiere  compilador  C  y  un  linker  que  pueda  producir  32  bit  DLLS  (recomendado  WATCOM  C/C++  10.0a  o  superior).  El  manual  de  más  de  500  páginas  es  la  referencia  clave  para  comprender  todos  los  aspectos  del  funcionamiento  del  SDK,  desde  compilar  programas  hasta  llamar  a  funciones de dispositivos de control.    

6.2.7 Plataformas, Api, IDE – VRJuggler 68    La  plataforma  VRJuggler,  desarrollada  por  Allen  Douglas  Bierbaum,  (BIERBAUM,  2000)  fue  creada  para  permitir  una  mayor  abstracción  del  hardware  utilizado  por  una  aplicación  de  realidad  virtual.  VRJuggler  define  un  modelo  de  programación  en  que  se  descompone  una  aplicación, ofrece cinco gestores:                                                               67 68

 http://www.rsmweb.com/html/vrt.htm   http://vrjuggler.org/ 

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1. 2. 3. 4. 5.

Configuración:  gestiona  la  configuración  de  la  aplicación  y  permite  su  modificación  durante la ejecución;   Rendimiento: Ofrece estadísticas de rendimiento de la aplicación,   Entrada: Controla los dispositivos de entrada diferentes,   Pantalla: Gestiona la pantalla,  Dibujo: Representación de implementos. 

  Cada gestor tiene un conjunto de clases que el usuario puede ampliar para incluir en su propio  código.  Este  enfoque  permite  abstraer  la  aplicación  de  software  utilizada  para  representar  y  gestionar la interacción periférica.     VRJuggler también proporciona un conjunto predeterminado de clases predefinidas para el uso  de dispositivos hápticos, a través de clases fundamentadas en VRPN o Trackd y renderizadores  diferentes,  tales  como  OpenGL  Performer  ó  OpenSceneGraph.  Estas  facilidades  permiten  al  desarrollador  concentrarse  en  los  códigos  y  no  preocuparse  acerca  de  su  organización.  Sin  embargo el rendimiento de estos gestores, se lleva a cabo secuencialmente por un microkernel  dentro de un bucle interactivo.    La Aplicación VRJuggler queda también limitada por el funcionamiento síncrono, la plataforma  VRJuggler  está  diseñada  para  aplicaciones  de  realidad  virtual  que  no  requieren  simulaciones  pesadas.  Proporciona  una  capa  de  abstracción  de  los  dispositivos  de  interacción  y  los  dispositivos de visualización.   

6.2.8 Plataformas, Api, IDE – Quest 3D 69    Quest3D  es  la  conjunción  de  un  motor  de  videojuego  con  una  plataforma  de  desarrollo,  generalmente  se  usa  para  arquitectura,  diseño  de  producto,  videojuegos,  software  de  entrenamiento, realidad virtual, visualización arquitectónica, serious games, simuladores, TV y  cine.  Los  datos  y  animaciones  son  importados  de  paquetes  CAD  tales  como  Maya,  3D  Studio  Max y AutoCAD, a Quest3D donde son utilizados para la creación de aplicaciones interactivas  3D en tiempo real.     Quest3D  es  un  producto  desarrollado  por  Act‐3D  B.V.  en  Holanda,  su  primera  versión  fue  publicada  en  septiembre  del  2001.  Quest3D  ha  evolucionado  en  su  versión  4.0  y  posteriores,  permitiendo implementar aplicaciones siguiendo un paradigma de diseño orientado a objetos.     Una de las características más importantes de Quest3D es la metodología de programación, de  una forma totalmente diferente a la de los habituales lenguajes de programación, tales como el  C++,  el  entorno  de  desarrollo  de  Quest3D  es  casi  por  completo  visual.  Otra  característica  destacable  es  el  hecho  de  que  el  programador  puede  modificar  la  aplicación  mientras  esta  se  ejecuta.  Esto  significa  que  no  existe  compilación  de  código  como  en  los  entornos  de  programación habituales.    Las  aplicaciones  Quest3D  se  desarrollan  conectando  componentes  funcionales,  denominadas  Channels.  Los  Channels  vinculados  componen  una  estructura  de  árbol,  que  representa  la  estructura  del  programa  que  se  implementa.  El  árbol  de  cajas  negras  se  ejecuta  por  completo  una vez (al menos) por frame, invocando a cada channel. Lo que se obtiene como resultado es  una aplicación 3D en tiempo real.                                                                69

 http://www.quest3d.com/ 

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Como  no  hay  fase  de  compilación,  o  interpretación  de  un  lenguaje  de  scripting,  ya  que  los  Channels son cajas con su código precompilado (implementadas en Dynamic Link Libraries), el  rendimiento  de  las  aplicaciones  es  el  mismo  en  fase  de  diseño  que  en  ejecución,  característica  muy apreciada cuando se desarrollan aplicaciones en tiempo real.    El  entorno  de  Quest3D  consiste  en  diferentes  editores  especializados  en  la  creación  de  la  aplicación:  Editor  de  ʺÁrbol  de  Channelsʺ,  modificación  de  características  de  los  objetos  3D  (modelos  3D),  animaciones,  programación  High  Level  Shading  Language  (HLSL)  y  programación LUA Script entre otros.    Las  aplicaciones  finalizadas  pueden  ser  publicadas  en  diferentes  formatos,  para  permitir  su  visualización  en  diferentes  medios:  Fichero  ejecutable  standalone  (plataforma  Microsoft  Windows)  y  visor  WEB  basado  en  control  ActiveX.  Los  navegadores  soportados  en  la  actualidad son Internet Explorer y FireFox.    Algunas  funcionalidades  del  motor  3D  requieren  hardware  más  específico:  Windows  2000,  Windows  XP,  Windows  Vista  (64  o  32  bit)  y  DirectX  9,  256  MB  RAM,  Procesador  de  1Ghz,  Tarjeta gráfica compatible con DirectX, 32 MB de memoria gráfica, 400MB de espacio en disco  duro. Las licencias se pueden adquirir tanto para uso comercial como educacional.   

6.2.9 Plataformas, Api, IDE – VR4MAX    El  Software  VR4MAX  se  usa  para  crear  aplicaciones  profesionales  de  VR  que  van  desde  las  visualizaciones de diseño interactivo hasta simuladores sofisticados, incluyendo simulación de  la física exacta y relación con los controles reales y / o aplicaciones de terceros, es desarrollado  por la empresa Tree C. Techonology70.     El  flujo  de  trabajo  habitual  de  VR4MAX  es  bastante  simple:  Crear  un  modelo  en  cualquier  software que se puede exportar a un formato legible por el 3D Studio. Importar para 3D Studio.  Aplicar  los  materiales  si  se  desea.  Agregar  las  características  requeridas  de  RV  usando  los  ayudantes  VR4MAX  y  las  propiedades  de  las  utilidades  de  VR4MAX.  Exportar  a  un  archivo  VMX. Abrir el archivo VMX (en VR4MAX Navigator Pro), y realizar los cambios que se desee  en los ajustes.    VR4MAX, es la manera más fácil de interactuar con los modelos interactivos de 3ds Max, para  aplicaciones de Realidad Virtual. VR4MAX es el plug‐in de Autodesk 3ds Max que transforman  los modelos 3D completamente renderizados en una experiencia interactiva en tiempo real. El  entorno de RV ofrece una navegación fácil, un renderizado rápido, incluso con los modelos más  grandes, fotorrealistas y un sistema de atmósfera para crear espectaculares cielos y condiciones  climáticas  muy  realistas.  VR4MAX  tiene  dos  componentes  específicos:  VR4MAX  Generator  y  VR4MAX Extreme.    VR4MAX Generador: Es el juego de herramientas completo para crear aplicaciones de realidad  virtual, consta de dos módulos:      Translator, proporciona las herramientas para terminar de preparar sus modelos en el  entorno de 3ds Max, incluyendo utilidades para crear animaciones, también un motor  de física y un motor de secuencia de comandos están disponibles. Los usuarios de 3ds 

                                                            70

 Web de la empresa Tree C. Techonology: http://www.tree‐c.nl/ 

100 

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Max  aprecian  el  entorno  de  creación  y  el  fácil  flujo  de  trabajo  de  modelo  en  realidad  virtual.    

Navigator  Pro,  es  el  entorno  de  realidad  virtual  para  navegar  e  interactuar  con  los  modelos,  incluyendo  características  útiles  como  los  modos  de  navegación,  visión  y  configuración  de  la  cámara,  los  siguientes  terrenos,  la  deformación,  la  representación  estereoscópica, sistema de corrección, la atmósfera y mucho más. 

  VR4MAX  Extreme:  Multi‐canal  de  proyección,  vínculos  con  múltiples  PCs  en  un  clúster  y  proporciona  salida  para  estancias  de  realidad  virtual  cúbicas,  salas  panorámicas  inmersivas,  mesas  /  escritorios,  paredes  de  alta  resolución  de  imagen,  y  varios  monitores  de  escritorio  en  cualquier configuración. VR4MAX Extreme compatible con proyección estereoscópica activa y  pasiva y una variedad de rastreo y dispositivos señaladores. Implementa tecnología avanzada  de  múltiples  subprocesos  para  obtener  el  máximo  rendimiento  de  los  equipos  con  varios  procesadores. Esta tecnología aplica procesadores dedicados a realizar tareas especiales dentro  del entorno virtual, como el cálculo de la física, el procesamiento de sonido posicional, control  de simulación, etc.     VR4MAX  Extreme,  soporta  Conferencing  VR,  por  lo  que  VR4MAX  es  una  herramienta  de  colaboración completa y escalable para una amplia variedad de usuarios de distintas disciplinas  profesionales. Varios usuarios pueden navegar dentro de un entorno en tiempo real de realidad  virtual, al mismo tiempo y desde cualquier lugar del mundo. VR4MAX Extreme Conferencing  VR  tiene  una  alta  rentabilidad  por  el  ahorro  de  tiempo  y  dinero  en  viajar  en  revisiones  de  proyectos, etc.   

6.2.10  Plataformas,  Api,  IDE  –  3DVIA  Studio  y  3DVIA  Virtools  VR  Library  71    3DVIA  Studio,  es  un  conjunto  de  herramientas  de  última  generación  que  viene  de  los  desarrolladores  de  3DVIA  Virtools  (antes  solo  Virtools),  que  tiene  más  de  15  años  en  aplicaciones interactivas 3D, de inmersión o en línea, prototipado rápido y desarrollo robusto a  gran  escala,  lenguajes  de  programación  visual  y  visualización  avanzada.  A  continuación  se  presentan las principales características de una lista de 3DVIA Studio.    Posee  un  poderoso  lenguaje  basado  en  C++,  llamado  Virtools  Scripting  Language  (VSL),  que  complementa  el  esquema  de  3DVIA  Studio  editor  y  SDK,  para  procesar  secuencias  de  comandos, así como los proyectos de depuración.    3DVIA  Virtools  VR  Library  /  VR  Publisher,  es  un  complemento  para  3DVIA  Virtools  5,  que  permite  a  los  desarrolladores  crear  inmersión  total,  llena  de  realismo,  utilizando  periféricos  estándar de la industria VR y/o PC basado en la computación distribuida (clúster de PC).    El VR Publisher, permite el despliegue de las composiciones creados con el VR Library, dispone  de centros remotos de control y registro; así como de herramientas apropiadas de configuración  y administración para el administrador y el usuario final.    Las tecnologías Virtools han demostrado ser la plataforma ideal para la creación de aplicaciones  de  Cuevas  de  RV 72 .  La  programación  se  realiza  en  entorno  de  alto  nivel.  La  complejidad 

                                                            71

 www.3dviavirtools.com 

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inherente  al  desarrollo  de  CAVE  de  grupo  ya  no  es  un  obstáculo,  el  programador  se  puede  concentrarse en la creación de aplicaciones eficaces.    3DVIA  Virtools  5  para  la  VR  Library,  DirectX/OpenGL  compatible  con  tarjetas  aceleradoras  gráficas 3D, Windows 2000/XP/Vista 32 o 64 bits.   

6.2.11 Plataformas, Api, IDE – OpenSpace3D 73    La  empresa  I‐Maginer  se  ha  posicionado  como  una  empresa  de  servicio  tanto  en  el  software  libre  y  como  editor  de  una  plataforma  de  desarrollo  de  código  libre  y  abierto  llamada  “OpenSpace3D”, esta es una plataforma de código abierto para el desarrollo de proyecto en 2D  y 3D en tiempo real. Esta plataforma cuenta con un conjunto de herramientas como:    Herramientas y facilidades

Descripción

Editor completo 

Todo  se  hace  para  dar  a  las  interfaces  de  usuario  simple  y  amigable para el proyecto en 3D. 

Sistema PlugITs  

Crear  aplicaciones  completas  mediante  el  ensamblaje  de  las  funciones sin necesidad de programación. 

Implementación  simple 

Funciones  de  exportación  automáticas  para  desplegar  las  aplicaciones. 

Publicación  en  la  Web 

Herramientas de publicación del proyecto en 3D en la web y  utilizarlo en cualquier navegador 

Potente Gráficos 

Tienen acceso de alto nivel para el motor Ogre 3D  

Física 

Motor de física de Newton 

integración  Flash 

con 

Diseño  de  interfaces  propias  y  menús.  Integradas  con  flash  directamente en 2D ó 3D 

Efectos avanzados 

Efectos  avanzados  con  Shaders  Ogre,  partículas,  efectos  de  procesamiento posterior y mucho más. 

Importación  Bienes 

Importa  contenido  de  3DSMax,  Blender,  Photoshop,  Flash,  otros. 

de 

                                                                                                                                                                           72 Web de la empresa 3D  http://www.3ds.com/fileadmin/PRODUCTS/3DVIA/3DVIAVirtools/Resources/datasheets/ds_VR_Publisher_3DVIA_eng_LR. pdf  73 http://www.openspace3d.com/lang/en/softwarelogiciel/ 

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Herramientas y facilidades

Descripción

Interfaz  Hombre‐ Computador 

Permite  añadir  herramientas  wii,  joypad,  BCI  y  más  para  crear aplicaciones de realidad virtual. 

Redes 

Permite  funciones  de  red  y  del  servidor  java  para  OpenSpace3D para crear aplicaciones multiusuario 

Multimedia 

Posee  funciones  multimedia  para  reproducir  sonido  y  videos, síntesis de voz y reconocimiento de voz 

Abierto y Libre 

 OpenSpace3D, es  software  de  uso libre y código  abierto, lo  que le permite acceder al código fuente.  Tabla 11. Herramientas y facilidades de OpenSpace3D

   

6.2.12 Plataformas, Api, IDE – NetJuggler 74    La  plataforma  NetJuggler  fue  desarrollada  en  el  Laboratorio  de  Informática  Fundamental  de  Orleans y fue la primera extensión de apoyo a la plataforma VRJuggler en correr en un clúster  de  PC.  Esta  característica  se  introdujo  a  también  en  la  extensión  ClusterJuggler75 desarrollada  por el equipo de desarrollo de VRJuggler y que ahora está integrado en VRJuggler 2.0.    En  estas  plataformas  la  distribución  del  cálculo  se  realiza  en  los  nodos,  mediante  la  reproducción del código de la aplicación. El código que se ejecuta en cada máquina es idéntico,  sólo  cambian  los  archivos  de  configuración  para  la  visualización,  que  permiten  especificar  diferentes  puntos  de  vista  para  cada  máquina.  Este  enfoque  no  mejora  el  rendimiento  de  la  aplicación, lo que hace es ayudar a distribuir la visualización.    Se puede aplicar VRJuggler en un entorno CAVE, como un banco de trabajo o en una pantalla  de vídeo. Sin embargo, la estructura misma del VRJuggler no puede fácilmente desincronizar el  código de simulación del usuario.    

6.2.13 Plataformas, Api, IDE – OpenMASK 76,  77    OpenMASK, Kernel/Kit de Simulación y Animación Modular/Multi‐Hilos Abierto, proviene de  la combinación del entorno GASP78 y el trabajo de tesis de Margery79 .    El modelo definido por OpenMASK propone un método de más alto nivel, en comparación con  los modelos mencionados anteriormente. La aplicación es deformada en un conjunto de partes                                                                 Allard J., Gouranton V., Melin E. et B. Raffin: Parallelizing pre‐rendering computations on a Net Juggler PC cluster.  In IPTS 2002, 2002.  75   Olson, Eric Charles. Cluster juggler – pc cluster virtual reality. Mémoire de D.E.A., Iowa State University, 2002.  76   OpenMASK. http://www.irisa.fr/siames/OpenMASK/.  77   P. Fuchs, G. Moreau et J. Tisseau : Le traite de la realite virtuelle, volume 3, chapitre 12, pages 335–368. Les Presses  de l’Ecole des Mines de Paris, 3 ´edition, 2007.  78   S.  Donikian,  A.  Chauffaut,  T.  Duval  et  R.  Kulpa.:  Gasp:  from  modular  programming  to  distributed  execution.  In  Computer Animation’98, IEEE, Philadelphia, USA, june 1998.  79   D.  Margery:  Environnement  logiciel  temps‐réel  distribué  pour  la  simulation  sur  réseau  de  PC.  Thése  de  doctorat,  Université de Rennes 1, 2001.  74

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especializadas, pero compuesta de objetos con nombre, OSO (Objetos simulados OpenMASK),  que  puede  poner  en  práctica  una  simulación,  la  descripción  de  un  objeto  virtual  o  un  tipo  de  interacción. Por ejemplo, en un entorno virtual que simula el comportamiento de una multitud,  cada  uno  estará  representado  por  un  objeto  OpenMASK.  Por  consiguiente,  es  un  enfoque  orientado a multi‐agente.       El  nivel  de  granularidad  del  objeto  queda  a  la  discreción  del  desarrollador,  Por  ejemplo,  un  vehículo puede ser considerado como un objeto o como un conjunto de objetos (motor, chasis,  las  ruedas,  etc.).  La  creación  e  implementación  de  los  objetos  y  su  interconexión  y  el  acoplamiento se apoyan en objetos denominados núcleos.     En  la aplicación  de  la  organización de OpenMASK el  Núcleo  para  la  ejecución  de  los  códigos  paralelos  o  distribuidos  son  proporcionados  por  OpenMASK,  lo  que  le  permite  respaldar  la  ejecución  en  las  estaciones  de  multiprocesador,  o  clúster  de  PC.  La  plataforma  OpenMASK  también  ofrece  una  abstracción  del  sistema  y  la  arquitectura,  ofreciendo  Núcleos  para  los  sistemas de Irix, Linux, MacOS y Windows.   

  Figura 79. Esquema de aplicación OpenMASK Fuente: JUBERTIE, SYLVAIN, 2007. Web [www.univ‐orleans.fr/] 

  Para comunicar objetos entre sí, cada objeto tiene una interfaz que consiste en puntos de E/S que  permiten  la  interconexión  de  los  objetos  de  otras  aplicaciones.  Y  el  punto  de  entrada  de  un  objeto  está  conectado  a  un  punto  de  salida  de  otro  objeto.  Puntos  especiales  de  acceso  le  permiten ajustar los parámetros de control de un objeto o de captura de eventos. En este último  caso un código específico se activa para producir una respuesta apropiada para el evento.    Desde  la  perspectiva  de  la  programación,  OpenMASK  es  un  modelo  sincrónico,  proporciona  facilidades para la creación dinámica de objetos sobre la iniciativa del usuario o por el núcleo de  la demanda de objetos de otras aplicaciones, como crear un espejo de objeto en el caso de una  consulta en un de objetos distribuidos.     Al  igual  que  VRJuggler,  muchos  objetos  predefinidos  están  integrados  en  el  estándar  OpenMask  para  formar  la  plataforma  de  VR‐OpenMASK.  Entre  estos  objetos  se  encuentra  un  ejemplo  de  visualización  de  las  bibliotecas  de  objetos  que  integran  OpenSG  Ogre  y,  fundamentado en objetos de interacción VRPN o en objeto de la biblioteca de audio OpenAL.    Existen otros entornos de desarrollo para RV, como:     WorldUp de Sense8,  

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 

Alice,  de  Randy  Pausch  y  su  equipo  del  User  Interface  Group  (Computer  Science  Department, Universidad de Virginia),   Motivate, especializado en definir y describir comportamientos de personajes virtuales,  de la empresa Motion Factory,  

 

6.3 Frameworks para RV    Conjunto  integrado  de  componentes  que  colaboran  para  proporcionar  una  arquitectura  reutilizable  para  una  familia  de  aplicaciones.  En  el  desarrollo  de  software,  un  framework  o  infraestructura  digital,  es  una  estructura  conceptual  y  tecnológica  de  soporte  definido,  normalmente con artefactos o módulos de software concretos, con base a la cual otro proyecto  de  software  puede  ser  más  fácilmente  organizado  y  desarrollado.  Típicamente,  puede  incluir  soporte de programas, bibliotecas, y un lenguaje interpretado, entre otras herramientas, para así  ayudar  a  desarrollar  y  unir  los  diferentes  componentes  de  un  proyecto.  Algunas  frameworks  usadas para RV son: Equalizer, Avango, inVRs   

6.3.1 Frameworks ‐ Equalizer    Equalizer  es  una  plataforma  abierta  para  la  visualización  de  alto  rendimiento,  utiliza  una  licencia  open  sourcer  que  permite  el  uso  tanto  en  los  productos  de  código  abierto,  como  los  comerciales.  Es  software  de  conectividad  estándar  permite  crear  y  desplegar  en  paralelo  aplicaciones  basadas  en  OpenGL.  Se  permite  que  las  aplicaciones  se  beneficien  de  múltiples  tarjetas gráficas, procesadores y computadores para escalar el rendimiento de la representación,  la calidad visual y el tamaño de la pantalla.     Una aplicación Equalizer, se ejecuta sin modificaciones en cualquier sistema de visualización, a  partir  de  una  simple  estación  de  trabajo  hasta  los  clúster  gráfico  de  alta  escala,  multi‐GPU  estaciones de trabajo e instalaciones de Realidad Virtual. La componen:     Sequel,  que  es  una  interfaz  de  fácil  acceso  para  el  marco  de  ecualizador  de  representación  paralela,  y  permite  el  rápido  desarrollo  de  los  clúster  de  aplicaciones  multi‐GPU.   GPU‐SD,  es  un  daemon80 y  una  librería  para  encontrar  y  reconocer  las  unidades  de  procesamiento gráfico con ZeroConf81. Se utiliza para la configuración automática de las  aplicaciones de Equalizer.   Collage, es una librería C + +, para crear aplicaciones heterogéneas y distribuidas. Es el  servidor de clúster de múltiples subprocesos de Equalizer.    Equalizer  permite  visualización  de  grandes  volúmenes  de  datos,  una  aplicación  de  Equalizer  puede agregar la potencia de los múltiples procesadores, tarjetas gráficas y computadores para  escalar  el  rendimiento  de  la  representación,  la  calidad  visual  y  tamaño  de  la  pantalla.  Esto  permite que virtualmente cualquier conjunto de datos que se rendericen a cualquier resolución,  a velocidades de fotogramas interactivas, pueda tener recursos suficientes de hardware.    Las aplicaciones de Equalizer, se puede ejecutar sin problemas en las instalaciones de Realidad  Virtual con representación estereoscópica activa y pasiva, así como el seguimiento de la cabeza  de uno ó varios observadores.                                                              80 DAEMON: Disk And Execution MONitor, es un tipo especial de proceso informático no interactivo, es decir, que se  ejecuta en segundo plano en vez de ser controlado directamente por el usuario.  81 ZeroConf, es un conjunto de técnicas que permiten crear de forma automática una red IP sin configuración o  servidores especiales 

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Estado del Arte de la RV 

  Soporta  diversas  plataformas  de  trabajo  como:  Windows  7  y  XP,  ia32  y  x86_64,  Linux  IA32,  x86_64, X11/glX y Mac OS X 10.6, 10.5 Universal, X11/glX, Carbon / support AGL.   

6.3.2 Frameworks ‐ Avango 82    AVANGO  es  un  software  multi‐plataforma  gratuito  diseñado  para  aplicaciones  interactivas,  distribuidas de Realidad Virtual. Es compatible con una amplia gama de configuraciones, que  van  desde  PCs  de  escritorio  a  grandes  instalaciones  inmersivas  de  RV.  AVANGO  facilita  el  desarrollo  rápido  de  aplicaciones  de  inmersión  en  3D,  ofreciendo  técnicas  eficientes  para  muchas tareas comunes de RV.    Sus características incluyen: Apoyo a la distribución a través de varios equipos de una manera  directa, módulos integrados para la ejecución de pantallas de realidad virtual (como el soporte  de dispositivos, los menús en 3D y la configuración de visualización).     Aunque AVANGO  se  basa  en  el  concepto  de  un  escenario  gráfico,  no  es  una  implementación  gráfica  de  escenas  en  sí.  En  su  lugar,  se  construye  sobre  un  conocido  framework  gráfico  de  escena, de código abierto, es decir encapsula a OpenSceneGraph.    AVANGO  no  es  un  motor  de  juego,  es  un  motor  potente  y  flexible  para  las  aplicaciones  3D  interactivas  y  dinámicas,  algo  que  también  es  útil  para  juegos  en  3D.  AVANGO  no  ofrece  soporte  integrado  para  muchas  tareas  comunes  de  juego.  Está  diseñado  para  proveer  un  resguardo flexible y extensible para aplicaciones escalables de RV, lo que podría ser un excesivo  solo para un juego.     Está  principalmente  desarrollado  para Linux,  pero  existen  puertos  para  Microsoft  Windows  y  Mac OS X. Está disponible bajo la licencia LGPL v3.   

6.3.3  Frameworks  –  inVRs  (interactive  networked  Virtual  Reality  system) 83    Para  mejorar el  proceso de  desarrollo  de  entornos  virtuales  (VEs)  en  red y  Entornos Virtuales  (NVEs)  los  inVRs  (sistema  interactivo  de  realidad  virtual  en  red)  proporciona  el  marco  de  un  enfoque  claramente  estructurado  para  el  diseño  de  Entornos  Virtuales  altamente  interactivo  y  sensible.  Se  compone  de  tres  módulos  independientes,  uno  para  la  interacción,  uno  para  la  navegación, y otro para la comunicación de red, dos capas de interfaz para apoyar una variedad de  la  producción  y  dispositivos  de  entrada,  y  un  núcleo  de  sistema  que  almacena  y  gestiona  el  estado de los Entornos Virtuales.     Se  ha  desarrollado  siguiendo  los  principios  del  código  abierto  (LGPL)  y  se  puede  utilizar  libremente. Se ejecuta en Windows, Linux, Mac, e IRIX.     

                                                             R. Kuck, J. Wind, K. Riege, and M. Bogen, Improving the AVANGO VR/AR Framework ‐ Lessons Learned, 5th  Workshop Virtuelle und Erweiterte Realität der Fachgruppe VR/AR VDTC, Magdeburg, Germany, 2008.  http://www.avango.org/  83 Web de sistema interactivo de realidad virtual en red: http://www.invrs.org/  82

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6.3.4 Frameworks – VR JuggLua 84    VR JuggLua VR, un framework de alto nivel, para aplicaciones de realidad virtual, basado en la  combinación  de  Lua  (lenguaje  dinámico,  interpretado  y  de  extensión)  con  VR  Juggler  y  OpenSceneGraph.     Permite  que  las  funciones  de  las  aplicaciones  inmersivas  sean  escritas  totalmente  en  Lua,  y  también es compatible con la incorporación del motor de Lua en C + +. Como nativo de C + +  VR  Juggler,  las  aplicaciones  de  RV  JuggLua  pueden  ejecutarse  con  éxito  en  sistemas  que  van  desde una máquina de escritorio único hasta un clúster de 49 nodos.    

6.4 Sistema operativo ‐ Syzygy 85    El entorno Syzygy, está especialmente diseñado para aprovechar las arquitecturas de clúster de  PC. Syzygy es una aplicación creada mediante el ensamblaje de los distintos componentes que  ofrece el entorno para la gestión de lo visual, de los sonidos, y de los dispositivos de entradas y  salidas. Syzygy ofrece dos modos de funcionamiento:     Gráfico  de  modo  de  escena  distribuida,  consiste  en  asignar  diferentes  partes  de  la  aplicación en los nodos involucrados;   Modo  maestro‐esclavo  consiste  en  replicar  el  código  de  aplicación  y  sincronizar  la  ejecución de las diferentes instancias, como NetJuggler.    Estos  métodos  se  fundamentan  en  un  sistema  operativo  distribuido  llamado  Phleet 86  que  soporta la iniciación y finalización de procesos, gestión de comunicaciones y la sincronización  entre los procesos y la reconfiguración dinámica de la aplicación.    El  sistema  Phleet  proporciona  funcionalidades  comparables  a  los  de  un  sistema  operativo  distribuido y permite la abstracción del tipo de nodo utilizado y del sistema operativo. Desde el  intérprete  de  comandos,  Phleet  se  parece  a  una  colección  de  archivos  ejecutables.  Desde  el  punto de vista del programador Phleet’s, es una simple clase en C++.     Syzygy  hace  que  sea  posible  poner  en  marcha  una  aplicación  heterogénea  de  arquitectura  distribuidas. El desarrollo se limita a este frame de aplicación y es imposible de operar como un  código  de  representación  diferente  sin  tener  que  reprogramar  Syzygy.  En  este  caso  se  debe  utilizar el modo maestro‐esclavo, que tiene los mismos inconvenientes que NetJuggler.   

6.5 Bibliotecas ó Librerías de programación para RV    Las Bibliotecas ó librerías son sólo recomendables para equipos de desarrollo expertos ya que  no son herramientas amigables de usar, en el sentido que no disponen de un entorno gráfico de  usuario que facilite la visualización de lo que se va desarrollando, existen muchas herramientas  de este tipo de las cuales se destacan dos:                                                                    http://iastate.academia.edu/RyanPavlik/Papers/1625532/VR_JuggLua_A_Framework_for_VR_Applications  _Combining_Lua_OpenSceneGraph_and_VR_Juggler   85   Schaeffer B. et C. Goudeseune: Syzygy, Native pc cluster VR. In IEEE VR Conference, 2003.  http://illinois.academia.edu/CamilleGoudeseune/Papers/828799/Syzygy_native_PC_cluster_VR  86   B. Schaeer, Networking Management Framewoks for Cluster‐Based Graphics, Urbana 51, 61801.  84

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OpenGL  y  Direct3D  ofrece  mucho  control  sobre  lo  que  se  está  haciendo,  pero  son  adecuadas  sólo  para  aplicaciones  donde  se  representen  pocos  objetos  muy  sencillos  (entornos  poco  realistas).  Aunque  también  podemos  encontrar  otras  librerías  gráficas  como  Table, OpenGL for  Java (GL4Java), y Java bindigngs for OpenGL (JOGL)    El WorldToolKit (WTK) de la empresa Sense8, fue la primera herramienta de este tipo en salir al  mercado,  el  DIVE  del  Sweedish  Institute  of  Computer  Science  (SICS),  MiddleVR  for  Unity  (antes de Unity Technologies, ahora de Autodesk).  Las principales características de las librerías de programación son:     Estructuración del entorno en una jerarquía de objetos: se libera al programador de la  tarea de gestionar los objetos del entorno como elementos geométricos aislados.   Gestión  de  la  alimentación  de  los  objetos  a  la  máquina  gráfica:  se  libera  al  programador  de  las  tareas  asociadas  con  el  tratamiento  de  los  objetos  a  nivel  de  polígonos, materiales y texturas, y de su alimentación optimizada al sistema gráfico del  computador.   Gestión de alto nivel de las transformaciones geométricas: se libera al usuario de las  tareas asociadas con las transformaciones geométricas sobre polígonos de los objetos y  con la propagación de transformaciones en estructuras jerárquicas de objetos.   Gestión  del  bucle  principal  de  la  aplicación:  se  libera  al  programador  de  realizar  la  gestión del bucle principal de la aplicación que debe mantener actualizadas las lecturas  de las interfaces de entrada, los comportamientos de los objetos, la situación del sujeto  virtual, la generación de los estímulos de salida, etc.   Gestión  de  drivers  de  las  interfaces  físicas:  libera  al  programador  de  desarrollar  sistemas  gestores  de  la  comunicación  entre  el  computador  y  las  interfaces  físicas,  aportando un amplio abanico de drivers.   Gestión  de  comportamientos  asociados  a  objetos:  permite  asociar  comportamientos  programados a objetos sin tener que realizar un seguimiento específico una vez que se  han asociado y puesto en marcha.   Gestión de las transformaciones del punto de vista virtual: libera al programador de  la gestión específica del punto de vista virtual asociado al sujeto virtual y de todas las  transformaciones involucradas.   Importación de un amplio abanico de formatos de geometrías: libera al programador  de  tener  que  programar  la  lectura  de  archivos  de  geometrías  3d,  de  las  cuales  existen  una gran diversidad.   

6.5.1 Bibliotecas ó Librerías de programación ‐ Java3D    Es  un  API  de  gráficos  3D  desarrollada  por  Sun  como  una  extensión  del  JDK  del  lenguaje  de  programación  Java.  Tienen  como  objetivo  principal  facilitar  la  creación  y  representación  de  escenas tridimensionales en el computador, así como la animación e interacción con las mismas.  Java  3D  utiliza  el  concepto  de  Grafo  de  una  escena  para  la  representación  de  escenas  tridimensionales    

6.5.2 Bibliotecas ó Librerías de programación ‐ MiddleVR for Unity 87    MiddleVR  para  Unity  3,  es  el  complemento  del  Software  Unity  3D,  para  trasladar  las  capacidades de inmersión a las aplicaciones de Unity 3D en pocos minutos, MiddleVR agrega  las siguientes capacidades a Unity:                                                              87

 http://www.imin.fr/middlevr‐for‐unity/ 

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     

Escala  de  una  visualización  con  perspectiva  centrada  en  el  usuario,  Soporte  para  dispositivos  de  interacción  3D  tales  como  rastreadores 3D.  S3D ‐ estereoscopía (activa, pasiva),  Varias  pantallas/multi‐equipos  de  sincronización  para  mejores resoluciones en los sistemas de RV 

 

  MiddleVR soporta la mayoría de los sistemas de Realidad Virtual: CUEVA, Cubo de inmersión,  Holostage, Holobench, Powerwall, Cascos HMD, monitores 3D y TV 3D.    Soporta  la  mayoría  de  los  dispositivos  de  interacción,  a  través  del  VRPN88 (Red  de  Realidad  Virtual  periférica),  como:  Intersense  ES‐900,  DTrack  ART,  Flystick2  Vicon,  NaturalPoint  OptiTrack.  A  través  de  la  integración  de  controladores  específicos  como:  Microsoft  Kinect  (Microsoft  Kinect  SDK),  Razer  Hydra,  Gametrak,  PNI  SpacePoint  fusión,  Análisis  de  movimiento (en beta).   

6.5.3 Bibliotecas ó Librerías de programación ‐ getReal3D 89    getReal3D es un plug‐in90 que hace que el motor de juego de la Unidad compatible con equipos  de realidad virtual como la CAVE ™ ó los cascos HMD. Con getReal3D, los mundos virtuales  ya pueden integrar:     3D estéreo, para una sensación de presencia y realismo   Multi‐pantalla,  una  mayor  inmersión  a  través  de  un  mayor  campo de visión y resolución de píxeles   Seguimiento  de  la  cabeza  y  mano,  para  una  interacción  más  intuitiva, con la perspectiva centrada en el visor que le permite  caminar  dentro  y  alrededor  de  los  objetos  en  3D,  permite  también recoger objetos y usar gestos naturales de interactuar    El Display soporta CAVE™, CURV™, FLEX™, PowerWall™, TV en 3D, monitor en 3D, y HMD  (Head  Mounted  Display).  Los  dispositivos  de  interacción  y  seguimiento,  getReal3D  utiliza  el  estándar de la industria Trackd ™ y son compatible con los sistemas de detección más comunes  de movimiento y dispositivos de entrada. Compatible con el editor y en tiempo de ejecución de  Unity 3.3. Funciona en Microsoft Windows ® 7.   

6.5.4 Bibliotecas ó Librerías de programación ‐ Direct3D    Direct3D  es  parte  de  DirectX  (conjunto  de  bibliotecas  para  multimedia),  propiedad  de  Microsoft, consiste en una API para la programación de gráficos 3D. Está disponible tanto en los  sistemas Windows de 32 y 64 bits, como para las consolas Xbox y Xbox 360.    El objetivo de esta API es facilitar el manejo y trazado de entidades gráficas elementales, como  líneas,  polígonos  y  texturas,  en  cualquier  aplicación  que  presente  gráficos  en  3D,  así  como  efectuar de forma transparente transformaciones geométricas sobre dichas entidades.                                                                  Web de Red de Realidad Virtual Periférica: http://www.cs.unc.edu/Research/vrpn/     Web official de getReal3D: http://www.mechdyne.com/getreal3d.aspx  90   Plug‐in: es un módulo de hardware o software que añade una característica o un servicio específico a un sistema más  grande.  88 89

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  Direct3D  provee  también una interfaz  transparente  con  el  hardware  de aceleración  gráfica. Se  usa principalmente en aplicaciones donde el rendimiento es fundamental, como aplicaciones de  RV y de videojuegos, aprovechando el hardware de aceleración gráfica disponible en la tarjeta  gráfica. Direct3D está compuesto por dos grandes APIs:     El  modo  inmediato:  Da  soporte  a  todas  las  primitivas  de  procesamiento  3D  que  permiten  las  tarjetas  gráficas  (luces,  materiales,  transformaciones,  control  de  profundidad, etc.).    El  modo  retenido:  Construido  sobre  el  modo  inmediato,  presenta  una  abstracción  de  nivel  superior  ofreciendo  funcionalidades  reconstruidas  de  gráficos  como  jerarquías  o  animaciones, este modo ofrece muy poca libertad a los desarrolladores, siendo el modo  inmediato el que más se usa.    A partir de la versión de Windows Versión 8, el SDK de DirectX está incluido como parte del  SDK  de  Windows.  El  principal  competidor  de  Direct3D  es  OpenGL,  desarrollado  por  Silicon  Graphics Inc.   

6.5.5 Bibliotecas ó Librerías de programación – Mesa 3D 91    Es  una  implementación  de  código  abierto  de  la  especificación  de  OpenGL,  fue  inicialmente  diseñado  para  sistemas  Unix/X11,  pero  también  está  disponible  para  otros  sistemas  como  Amiga,  Apple  Macintosh,  BeOS,  NeXT,  OS/2,  MS‐DOS,  VMS,  Windows  9x/NT.  Es  un  sistema  para la representación de los gráficos 3D interactivos.    Una variedad de controladores de dispositivo permite a Mesa ser utilizado en muchos entornos  diferentes  que  van  desde  la  emulación  de  software  para  la  aceleración  de  hardware  completa  para  las  GPU  moderna.  Mesa  3D  es  similar  a  OpenGL,  hasta  el  punto  que  utilizan  la  misma  sintaxis de comandos en la máquina de estados, uno de las características importantes en Mesa  es  el  renderizado  denominado  “off‐screen”  el  cual  facilita  la  generación  de  imágenes  3D  sin  tener que abrir una ventana en la pantalla para realizarlo.     Mesa enlaza con varios otros proyectos de código abierto: la infraestructura de representación  directa y X.org para proporcionar soporte OpenGL para los usuarios de X en Linux, FreeBSD y  otros sistemas operativos. Para poder utilizar Mesa se debe contar con un compilador ANSI C y  un ambiente de desarrollo particular   

6.5.6 Bibliotecas o Librerías de programación – CAVELib 92,  93    CAVELib  fue  desarrollado  para  conducir  las  plataformas  de  realidad  virtual  tipo  CAVE,  que  requiere de precisión sobre las múltiples superficies. CAVELib es la API original, desarrollado y  comercializado  por  Mechdyneʹs  Software  Division.  El  software  se  comercializó  en  1996  y  posteriormente fue potencializado por VRCO Inc.     Para  permitir  una  representación  distribuida  es  posible  utilizar  varias  tarjetas  gráficas  en  un  computador, por ejemplo usando el SGI Onyx. La aplicación se divide en varios procesos que  afectan la gestión de las interfaces, simulación, y la prestación de aprovechar estas arquitecturas                                                               Web de Mesa 3D: http://www.mesa3d.org/   Web de Cavelib: http://www.mechdyne.com/cavelib.aspx  93 Cruz‐Neira C., Sandin D.J., DeFanti T.A., Kenyon R.V. The CAVE: Audio Visual Experience Automatic Virtual  Environment, volume 35. Communications of the ACM, june 1992.  91 92

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multi‐procesador.  Sin  embargo,  este  enfoque  está  limitado  al  número  de  placas  puede  ser  instalado en una máquina. Una solución a una distribución más grande es la de distribuir cada  parte a una máquina diferente.     CAVELib permite que estos dos enfoques (Dividir la aplicación en varios procesos y distribuir a  una  máquina  más  grande):  en  el  primer  caso  se  crean  varios  procesos  de  representación,  mientras que en el segundo caso, la aplicación se replica en los diferentes nodos. Sin embargo,  este  enfoque  está  estrechamente  relacionado  con  el  uso  de  Cueva  como  plataforma.  La  API  CAVELib es independiente a la plataforma, permitiendo a los desarrolladores crear aplicaciones  de alto  nivel de  realidad  virtual en los sistemas  operativos  Windows  y  Linux (IRIX, Solaris,  y  HP‐UX ya no son compatibles). Las aplicaciones fundamentadas en CAVELib son configurables  externamente  en  tiempo  de  ejecución,  haciendo  la  aplicación  ejecutable  independiente  del  sistema de visualización.    

6.5.7 Bibliotecas ó Librerías de programación ‐ V‐Realm Builder  94    Una de las herramientas más populares para programar modelos matemáticos es el software de  MATLAB, que cuenta con una herramienta útil para programar ambientes de realidad virtual,  que  es  el  software  V‐Realm  Builder,  esta  herramienta  de  permite  la  creación,  edición  e  importación de modelos en 3‐D para crear los entornos virtuales, con la ventaja de que se puede  crear  los  objetos  3D  de  forma  gráfica,  está  disponible  solamente  para  el  sistema  operativo  Windows.  Prácticamente  es  una  herramienta  de  edición  de  archivos  VRML  (Virtual  Reality  Modeling Language), que provee una interfaz amigable con este tipo de archivos.    Si bien esta herramienta es sencilla, es poderosa y amigable. La interfaz grafica del usuario no  solo ofrece una representación gráfica de un escenario en 3D y herramientas interactivas para la  creación  de  elementos  gráficos,  además  muestra  una  representación  en  diagrama  de  árbol  de  todos los elementos que componen al ambiente de realidad virtual.    La versatilidad de V‐Realm Builder permite realizar la programación en su “lenguaje nativo” y  poder manipular, crear ó modificar fácilmente objetos dentro de los escenarios.   

6.5.8 Bibliotecas ó Librerías de programación ‐ libGlass 95     LibGlass,  es  una  biblioteca  gratuita  para  crear  aplicaciones  para  tecnologías  de  sistemas  distribuidos  que  permiten  a  las  aplicaciones  para  trabajar  con  procesamiento  paralelo,  centrándose  en  el  alto  rendimiento,  alta  calidad  visual,  aplicaciones  de  bajo  retardo,  en  particular, aplicaciones de realidad virtual y aumentada.    Las  aplicaciones  son  construidas  mediante  la  reutilización  de  los  componentes  disponibles  según  sea  necesario.  Uno  de  los  objetivos  principales  de  LibGlass  es  ser  una  librería  fácil  de  usar, no sólo es adecuado para las nuevas aplicaciones, sino también para el código heredado.  Esta  es  una  característica  importante,  ya  que  la  mayoría  de  las  soluciones  disponibles  para  la  computación  distribuida  requiere  una  cantidad  sustancial  de  reescritura  de  código  heredado.  Licencias LGPL.     

                                                            94 95

 http://www.springerlink.com/content/v7913n14q7757p74/   http://libglass.sourceforge.net/ 

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6.5.9  Bibliotecas  ó  Librerías  de  programación  ‐  OpenGL  for  Java  (GL4Java)    GL4Java  puede  ser  visto  como  una  extensión  de  JAVA,  con  una  parte  que  utiliza  OpenGL  nativo  y  otra  propia  en  lenguaje  JAVA,  esta  funciona  bajo  Unix,  GNU/Linux,  Solaris,  Irix,  Windows 9x‐NT, Macintosh OS 9.Y.Z.     OpenGL  para  Java,  no  presenta  grandes  cambios  sobre  OpenGL,  la  diferencias  en  cuanto  a  la  construcción  de  un  escenario,  se  basa  en  el  lenguaje  en  que  se  programará  el  manejo  de  los  diferentes dispositivos de entrada, en este caso java. Aparte de esta diferenciación, los procesos  para el correcto pintado de los objetos es el mismo y en el código las funciones son las mismas,  con una pequeña diferencia de sintaxis que es casi imperceptible para el programador.   

6.5.10  Bibliotecas  ó  Librerías  de  programación  ‐  Java  bindings  for  Open GL (JOGL)    Esta librería fue desarrollada y creada por Sun MicroSystems, por dos desarrolladores llamados  Ken  Russell  y  Chris  Kline,  esta  es  una  de  las  librerías  más  robustas  creadas  para  Java,  nacida  por  la  necesidad  creciente  de  reunir  este  lenguaje  orientado  a  objetos  con  una  librería  gráfica  como OpenGL.    JOGL se basa en la utilización de JNI (Java Native Interfaz), como mecanismo de comunicación  entre  los  métodos  nativos  de  OpenGL  y  el  lenguaje  java,  permitiendo  tener  facilidad  en  la  creación de las funcionalidades y presentando los mismos servicios del API gráfico de OpenGL.   

6.5.11 Bibliotecas ó Librerías de programación ‐ Pets 96    PETSc  es  acrónico  de  “Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation”,  es  un  conjunto  de  estructuras  de  datos  y  rutinas  diseñadas  como  una  solución  escalable  para  aplicaciones  científicas.  Es  fácilmente  utilizable  en  varios  entornos,  incluyendo  una  variedad  de  compiladores  y  sistemas  operativos.  Es  extensible,  debido  a  la  estructura  modular  de  PETSc,  capaz de aceptar extensiones con nuevas funcionalidades, está pensada para proyectos de gran  escala,  de  hecho  hace  uso  del  estándar  tecnológico  MPI  (Message  Passing  Interface)  para  paralelizar  las  tareas.  Pudiendo  trabajar  tanto  en  sistemas  de  memoria  compartida  como  en  sistemas de varias computadoras conectadas (cluster).     El  proyecto  que  engloba  PETSc  fue  fundado  por  el  Departamento de Energía de Estados Unidos,  comenzó  a  desarrollarse  con  dos  programadores  en  1991.  Fue  creado  como  plataforma  de  experimentación,  principalmente  enfocado  a  problemas  de  modelización,  discretización  y  resolución de sistemas de ecuaciones. Hoy es desarrollado por el “Argonne National Laboratory”  y de la mejora de PETCs se encargan 8 desarrolladores.     PETSc se crea para ser uso usado en grandes proyectos, muchos proyectos de cómputo en curso  de  la  ciencia  se  construye  alrededor  de  las  bibliotecas  de  PETSc.  Por  otra  parte,  su  diseño  cuidadoso permite que los usuarios experimentados tengan control detallado sobre el proceso  de  la  solución.  PETSc  incluye  opciones  para  desarrollo  de  ecuaciones  paralelas  y  de  la  integración  lineal,  no  lineal;  que  se  integran  fácilmente  en  los  códigos  escritos  en  C,  C++,                                                              96

   Página oficial de Pets: http://www.mcs.anl.gov/petsc/, Más información de la Biblioteca matemática PETSc :  https://forja.rediris.es/docman/view.php/796/1144/PETSc_intro.pdf 

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FORTRAN  y  Python.  Proporciona  rutinas  para  montaje  paralelo,  de  matriz  y  de  vector  que  permitan traslapar las operaciones de comunicación y de cómputo.     

6.5.12 Bibliotecas ó Librerías de programación ‐ Librerías de sonido    El  sonido  es  un  aspecto  muy  importante  de  la  realidad  virtual,  aunque  frecuentemente  se  le  presta  poca  atención.  A  pesar  de  que  el  desarrollo  alcanzado  en  materia  de  gráficos  3D  es  impresionante,  aún  no  es  lo  suficientemente  realístico,  ni  abarca  todo  el  potencial  del  sistema  sensorial humano: un ambiente virtual tiene baja resolución, no puede esconder su apariencia  de “gráfico de ordenador”, y no es probable que pueda ser confundido con la realidad. Por el  contrario,  la  tecnología  de  reproducción  del  sonido  es  muchísimo  más  avanzada.  El  sonido  digital exhibe tanta o más resolución que la del propio oído humano. El software de edición de  sonido digital permite cortar, insertar, pegar, mezclar y enlazar los sonidos del ambiente virtual.  En  este  ámbito  podemos  encontrar,  al  igual  que  las  librerías  gráficas  2D  y  3D,  librerías  de  sonido  que  permiten  su  gestión.  Algunas  de  ellas  son:  OpenML,  SDL  y  OpenAL.  También  podemos  encontrarnos  algunos  paquetes  de  desarrollo  de  videojuegos  con  capacidades  de  audio como Allegro.     OPENML:  (Open  Media  Library)  Es  una  librería  de  código  abierto  que  permite  su  trabajo  en  multiplataforma.  Captura,  transporta,  procesa,  visualiza  y  sincroniza  diferentes  medios  como  los  Gráficos  2D/3D  y  los  flujos  de  audio/video.  Permite  la  sincronización de flujo a por muestra; y, soporta OpenGL para procesamiento de video  acelerado,  el  control  de  visualización  profesional  y  los  flujos  asíncronos  entre  aplicaciones de hardware.    SDL:  (Simple  Directmedia  Layer)  Incorpora  la  API  completa  de  control  de  sonido  de  CD. Permite la reproducción de sonido de 8 y 16 bits, tanto en mono como en estéreo. El  sonido se ejecuta en una pista separada por call‐back. Utiliza mezcladores de software.    OPENAL:  (Open  Audio  Library)  Es  una  librería  interfaz  software  del  hardware  de  audio.  Soporta  salidas  multicanal  especializado  simulando  espacio  3D.  No  son  soportados  conceptos  2D  como  panning  o  canales  derecho  o  izquierdo.  También  funciona en multiplataforma y es fácil de usar. Posee un funcionamiento similar al API  OpenGL en estilo de codificación y convenciones. Incluye extensiones compatibles con  IA‐SIG  ED  Level  1  y  2:  direccionalidad  de  la  fuente  de  sonido,  atenuación  en  la  distancia,  efecto  Doppler  y  efectos  como  reflexión,  obstrucción  trasmisión  y  reverberación en lo que concierne a efectos de entorno.    ALLEGRO: Entre sus características más relevantes podemos indicar que en lo relativo  a Midi, incluye un MIDI nativo con hasta 64 efectos simultáneos, control dinámico, note  on/off,  volumen  principal,  pan,  picht  bend,  parches  generales  MIDI  (SF2  an  GUS  parches. En lo referente a Wave, dispone de formatos WEV y VOC, con bucle adelante,  atrás o bidireccional. Integra streaming audio. Incluye cambio de volumen, pan, pitch,  etc. durante la reproducción.    

6.5.13  Bibliotecas  ó  Librerías  de  programación  ‐   Librerías  de  dispositivos hápticos     Existen también librerías para facilitar la introducción de dispositivos hápticos en aplicaciones  informáticas  que  disponen  de  utilidades  básicas  agrupadas  y  descritas  en  dos  librerías  de  programación: HLAPI y HDAPI.    

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

  

HDAPI:  Es  una  librería  de  bajo  nivel  desarrollada  con  el  objetivo  de  proporcionar  al  desarrollador un control directo de las funcionalidades del dispositivo. Posee utilidades  que  permiten  controlar  la  configuración  del  dispositivo  durante  la  ejecución  de  la  aplicación,  realizar  el  cálculo  de  detección  de  colisiones  mediante  la  descripción  de  ecuaciones  o  algoritmos,  la  comprobación  del  estado  del  dispositivo,  la  generación  de  fuerzas  indicando  la  intensidad,  dirección  e  instante  de  aplicación.  Básicamente  la  librería  HDAPI  es  una  capa  funcional  de  bajo  nivel  para  aproximar  el  manejo  del  dispositivo  al  procesador  en  el  que  se  ha  desarrollado  la  aplicación,  facilitando  así  la  programación del mismo.   HLAPI: Esta librería de alto nivel, ha sido desarrollada sobre la capa que proporciona la  librería HDAPI, y su diseño se ha basado en los conceptos tradicionales del desarrollo  de gráficos tridimensionales, especialmente en la librería de OpenGL, con el objetivo de  que  la  programación  del  dispositivo  sea  más  accesible  y  sencilla  para  aquellos  desarrolladores  que,  estando  familiarizados  con  aplicaciones  gráficas  de  realidad  virtual, no lo estén con entornos de programación de dispositivos hápticos.     La  utilización  de  sus  funciones  es  más  sencilla  puesto  que  oculta  al  desarrollador  aquellas  operaciones  directamente  relacionadas  con  el  control  del  entorno  háptico,  como  son  la  detección  de  colisiones  o  el  cálculo  y  generación  de  fuerzas  en  el  dispositivo  en  modo  seguro,  es  decir  comprobando  que  la  fuerza  a  enviar  no  es  tan  brusca o intensa que pueda llegar a dañar al dispositivo o a los objetos o personas que  estén en su radio de alcance.     Otra ventaja que ofrece el hecho de que la librería HLAPI esté basada en los conceptos  de  programación  de  OpenGL  es  la  posibilidad  de  reutilizar  código,  facilitando  así  la  introducción  del  dispositivo  en  una  aplicación  de  realidad  virtual.  También  es  destacable que la programación a alto nivel apoyándose en OpenGL supone una gran  eficiencia en la sincronización de los hilos hápticos y gráficos.  

   

6.5.14  Bibliotecas  ó  Librerías  de  programación  ‐  Software  Libre  para  RV    Nombre 

Desarrollado  

Qv1win16.zip 

Paper Software,  Inc. 

QvLib VRML  Parser Library 

Paul Strauss y  GavinBell, Silicon  Graphics. 

QvLib Reverse  Parser 

Tenet Networks. 

Qvnt0615.zip 

Torgeir Viemo,  Institutt for  Informatikk.  Omnicode. 

QvTraverse 

Jan Hardenbergh. 

QvLib with  OpenGL 

Descripción y plataforma de trabajo  Es  una  versión  de  QvLib  para  Windows  3.1.  El  código  fue  una  combinación  del  código  original de  Paul  Strauss  que  se  desarrollo  para  SGI y el de Win32.  La  biblioteca  de  código  VRML,  QvLib,  es  un  conjunto  de  rutinas  desarrolladas  en  C++  que  pueden  leer  los  archivos  VRML  con  un  analizador sintáctico (Parser). El archivo de salida es un árbol creado por  el  analizador  sintáctico,  el  cual  puede  ser  convertido  en  transverso  debido a un programa que genera una vista o traducción del mismo a un  entorno VRML.   Programa  adicional  que  reemplaza  la  fuente  qvtraverse.cpp  que  viene  con QvLib que genera el árbol creado por el analizador sintáctico.   Es  una  versión  de  QvLib  que  soporta  OpenGL  para  visualizar  nodos  o  estructuras  sencillas,  como  son:  cubos,  esferas,  cilindros,  cámaras  en  perspectiva, etc.  Esta es otra versión de QvLib portada a Win32.  Código  fuente  en  C++  que  añade  OpenGL  a  las  llamadas  a  rutinas  de  QvLib para formar un sencillo árbol transversal creado por el analizador  sintáctico para el VRML. 

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Nombre 

Desarrollado  

Yacc/Lex VRML  Parser 

SICS DIVE. 

Amber 

DIVE Labs. 

Desk 3D  Graphics Library. 

Brian Paul,  University of  Wisconsin. 

Open Inventor 

Descripción y plataforma de trabajo  Código fuente en C, Yacc y Lex para analizar sintácticamente un archivo  VRML. Este programa simplemente verifica las inexactitudes del archivo  VRML.  Las  acciones  semánticas  pueden  ser  añadidas  para  construir  el  árbol creado por el analizador sintáctico.     Conjunto  de  clases  en  C++  que  habilitan  a  los  desarrolladores  la  posibilidad  de  crear  espacios  virtuales  distribuidos  y  complejos  sobre  varias  plataformas.  Se  encuentra  disponible  una  versión  shareware  de  Amber para Windows NT. Las versiones para Windows 3.1 y Windows  95  se  empezaran  a  vender  la  primera  semana  de  octubre  y  la  versión  para Silicon Graphics será a partir del 15 de octubre.   Biblioteca de funciones para gráficos en 3D con una API la cual es muy  similar a OpenGL.  

Herramienta  orientada  a  objetos  para  gráficos  en  3D,  fundamentada  en  OpenGL  desarrollada  por  Silicon  Graphics.  El  formato  de  archivos  de  Inventor  fue  la  base  para  la  especificación  VRML  1.0.  Actualmente  se  encuentra  disponible  para  varias  plataformas.  Además  de  las  características de visualización, Inventor incluye soporte para el manejo  de  eventos,  manipulación  directa  de  gráficos  en  3D,  lectura  y  escritura  de  archivos,  búsqueda  por  atributos,  animación,  monitoreo  de  datos,  Silicon Graphics,  como también un tipo de sistema jerárquico de tiempo de ejecución. Lo  Inc.  más interesante en Inventor es su enfoque orientado a objetos y el poder  que ofrece a los desarrolladores para mejorar y extender sus capacidades  a la medida de las necesidades del sistema. Open Inventor es la base del  visor  de  espacios  virtuales,  WebSpace,  el  cual  es  el  primer  visor  comercial disponible actualmente en el mercado, el cual fue desarrollado  por Silicon Graphics y se vendieron los derechos a la compañía Template  Graphics Software para desarrollos en otras plataformas.  Tabla 12. Software Libre para RV

   

6.6 Aplicaciones para desarrollo de entornos en CAVE   

6.6.1 Aplicaciones para desarrollo de CAVE ‐ Cave 5D 2.0 97    El  software  original  Cave5D  fue  desarrollado  en  la  Universidad  de  Wisconsin  por  Paul  Brian  Hibbard,  Glen  Wheles,  Lascara  Cathy  y  Hibbard  Bill,  para  la  VROOM  en  Siggraph  en  1994.  Estuvo a cargo de la Universidad de Old Dominion desde finales de 1995. Combina el uso de la  Vis5D versión 5.2 y librearías CAVE para crear un entorno virtual en donde los archivos Vis5d  se puedan ver.    Dentro Cave5D se puede ver el conjunto de datos con mayor resolución mostrando mucho más  detalle en la simulación del modelo, se puede ampliar la imagen de datos y girar la vista para  una  mejor  interpretación de  la  simulación.  También permite  una mayor flexibilidad al  ofrecer  muchas opciones que se pueden agregar en un archivo de configuración    En  la  versión,  Cave5D  2.0,  se  ha  mejorado  algunas  de  sus  características  para  aumentar  su  funcionalidad, actualmente es de 64 bits, tiene una interfaz que permite a los usuarios cambiar  los  valores  de  configuración  sin  tener  que  salir  del  programa.  Al  visualizar  los  datos  en  la  cueva, los  usuarios ahora tienen la  posibilidad  de seleccionar una parte  de la simulación  para  ver. Esto es muy útil mientras se visualiza simulaciones largas. Incluye una opción para activar 

                                                            97

 Web de la Cave 5D: http://www.mcs.anl.gov/~mickelso/CAVE2.0.html 

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el  mapa  resolución  topografía  elevada.  Tiene  opción  de  cambiar  la  cantidad  de  procesadores  que se ejecutan en Cave5D.    

6.6.2 Aplicaciones para desarrollo de CAVE – Cave5UT 98    CaveUT  fue  concebido  en  el  2000  y  liberado  el  2001,  no  fue  ampliamente  usado,  pero  logró  notoriedad como una herramienta de aprendizaje y una demostración de cómo el hardware de  los productos básicos de bajo costo puede ser utilizado para la realidad virtual. CaveUT es de e  código abierto, su versión actual es la CaveUT 2.     Gerke  Max  Preussner  de  Virtual  Heroes,  Inc.,  reescribió  por  completo  el  código  base  y  la  estructura, Jeffrey Jacobson supervisó el diseño de interacción, la documentación, las pruebas y  requisitos.  El  costo  del  desarrollo  se  pagó  con  fondos  de  la  Organización  PublicVR99.  CaveUT  puede  ser  utilizado  por  sí  mismo,  pero  es  mucho  más  eficiente  cuando  se  utiliza  con  VRGL  (Virtual Reality Games Network).    CaveUT 2.5 es un conjunto de modificaciones para el juego Unreal ® Tournament 2004, con el  propósito  de  proveer  de  forma  asequible  para  los  investigadores  el  poder  crear  pantallas  de  inmersión, a bajo costo. Cada pantalla puede ser un monitor de computador o una proyección  producida por un proyector digital estándar, y el usuario puede disponer de hasta 32 pantallas  en  cualquier  orientación  para  el  espectador,  cada  pantalla  actúa  como  una  ʺventanaʺ  en  el  mismo mundo virtual en 3D, y si ellos se conjugan, forman un display inmersivo compuesto.   

Figura 80. Pantalla de la CaveUT

  La pantalla CaveUT, utiliza cuatro áreas de proyección para rodear el usuario, una idea similar  a  la  CAVE™  (CRUZ‐Neira,  1993).  Un  equipo  independiente  (PC  que  ejecute  Microsoft  ®  Windows  ®)  impulsa  cada  proyector,  y  el  otro  equipo  actúa  como  la  consola  del  operador.  Todos los computadores están conectados a través de una LAN estándar. CaveUT se asegurará  de que las vistas se sincronizan para crear la ilusión de un mundo virtual contiguo.     Adicionalmente proporciona un cursor que puede moverse en todas las pantallas de la “Pantalla  compuesta”.  Permite  al  usuario  seleccionar  los  objetos  activos  para  desencadenar  los  acontecimientos,  que  el  desarrollador  tiene  que  programar.  Cuando  se  utiliza  con  VRGL,  CaveUT puede soportar múltiples pantallas de proyección de cúpula. La instalación de CaveUT  viene  con  un  paquete  separado,  UtVRPN,  que  permite  al  usuario  controlar  el  movimiento  de  punto de vista a través de una conexión UDP.                                                                   98 99

 http://publicvr.org/publications/JacobsonEDMedia‐2010.pdf   http://publicvr.org/ 

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6.6.3 Aplicaciones para desarrollo de CAVE ‐ 3DVisualizer 100    3DVisualizer  fue  desarrollado  específicamente  para  la  exploración  visual  e  interactiva  de  los  datos  raster  de  Entornos  de  Realidad  Virtual  inmersiva  (VR).  3DVisualizer  utiliza  algoritmos  cuidadosamente optimizadas y estructuras de datos para apoyar a la gran cantidad de frames  necesarios  para  la  inmersión  y  la  retroalimentación  en  tiempo  real  necesaria  para  la  interactividad.  Desarrollado  en  el  2007,  por  Oliver  Kreylos  con  funcionalidad  proporcionada  por varios científicos de la computación, su última actualización es el 3DVisualizer V 1.11.    Permite  explorar  datos  raster  que  van  desde  modelos  de  rocas  hasta  datos  de  tomografía  computarizada,  sus  diversas  características  de  visualización  y  herramientas  de  análisis  que,  combinado con un rápido renderizado en tiempo real, permiten la exploración de los conjuntos  de datos complejos. Es una aplicación desarrollada propiamente para RV, por lo que se cuenta  con  los  beneficios  que  por  lo  general  no  pueden  ser  alcanzados  por  el  software  inicialmente  desarrollado para escritorio y más tarde trasladado a RV.     3DVisualizer también se puede utilizar en sistemas de escritorio (SO basados en Unix / Linux,  incluyendo Mac OS X) con un nivel similar de interactividad en tiempo real.     Si  bien  muchas  de  las  capacidades  de  3DVisualizer  ya  están  disponibles  en  otros  paquetes  de  software utilizados en un entorno de escritorio, las características que distinguen 3DVisualizer  son:      Puede  ser  utilizado  en  cualquier  entorno  de  realidad  virtual  como  el  escritorio,  GeoWall, o una cueva.    En los entornos que no son de escritorio, el usuario interactúa con el conjunto de datos  directamente,  usando  una  varita  u  otros  dispositivos  de  entrada  en  lugar  de  trabajar  indirectamente a través de cuadros de diálogo ó de entrada de texto.    En el escritorio, el 3DVisualizer ofrece interacción en tiempo real con grandes conjuntos  de  datos  que  no  pueden  ser  fácilmente  vistos  ó  manipulados  de  otros  paquetes  de  software.    

6.6.4 Aplicaciones para desarrollo de CAVE ‐ LidarViewer 101, 102    El  software  de  visualización  LidarViewer  es  un  nuevo  enfoque  de  alta  resolución  de  la  generación de modelos de superficie, utilizada para la exploración y la interacción con las nubes  de puntos LiDAR (Light Detection and Ranging). El software fue desarrollado para permitir el  análisis  de los  datos  de  miles  de  millones  de  puntos  que  LIDAR  establece, sin  necesidad  sub‐ muestreo del modelado digital de la superficie. (KREYLOS, 2008)    LiDARViewer permite en tiempo real, la visualización interactiva y el análisis del conjunto de  datos de mayor forma arbitraria que la memoria principal del computador. Las nubes de puntos  se  visualizan  con  intensidad  colorante,  definida  por  el  usuario.  Además  de  la  navegación  interactiva,  LidarViewer  refuerza  en  tiempo  real  la  selección  de  puntos  de  extracción,  la  instalación  de  primitivas  geométricas  (líneas,  planos,  esferas,  cilindros)  en  los  puntos  seleccionados, la medición de ubicaciones de los puntos y las distancias, la visualización de las  distancias de puntos de un plano definido por el usuario a través de gradientes de color plano  perpendicular‐ajustables, y la extracción de curvas de perfil.                                                                Página Web oficial del 3DVisualizer: http://keckcaves.org/software/3dvisualizer   Página web oficial del LidarViewer: http://keckcaves.org/software/lidarviewer  102 http://opentopo.sdsc.edu/shortcourses/11SCEC_course/Ex5_LidarViewerTutorial.pdf  100 101

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6.7 Herramientas de modelado    Las  herramientas  de  modelado,  permiten  especificar  la  geometría  de  aquellos  objetos  que  intervienen en una experiencia de RV. Esto es necesario cuando los objetos no son generados de  forma algorítmica en la aplicación. Se debe considerar que, las herramientas que se usen para el  modelado  de  objetos  3D  para  las  aplicaciones  de  RV,  deben  tener  ciertas  características  importantes como:     Control  de  cantidad  de  polígonos:  En  una  aplicación  de  RV,  la  generación  de  las  imágenes es en tiempo real, por lo que es importante optimizar los objetos de forma que  tengan los polígonos necesarios para darles forma. Cuando se modela un objeto es útil  disponer  de  herramientas  que  además  de  informarnos  el  número  de  polígonos  que  tiene  nuestro  objeto,  permitan  realizar  simplificaciones  automatizadas,  uniendo  polígonos sobrantes o eliminando polígonos que no se distinguirían.   Definición  de  niveles  de  detalle:  Es  útil  tener  varias  versiones  de  un  mismo  objeto,  donde cada versión del objeto tendrá más o menos detalle. Los objetos más detallados  serán  presentados  cuando  sean  vistos  de  cerca,  los  menos  detallados  servirán  para  cuando  son  vistos  de  lejos.  A  esto  se  le llama definición  de  niveles  de  detalle  ó LODs  (Levels of Detail).   Control de texturas: La gestión de texturas en las tarjetas gráficas es limitada y por eso  es  importante  no  sobrecargarla,  las  texturas  son  importantes  para  dar  detalle  a  los  objetos,  sin  cargar  la  geometría,  es  decir,  ahorrar  en  el  número  de  polígonos.  Es  importante tener buen control de la aplicación de las texturas y hacer que las uniones en  las aristas de los polígonos no tengan discontinuidades, así como, tratar las texturas de  forma que podamos utilizar la resolución estrictamente necesaria. Finalmente también  es conveniente definir LODs de texturas en función de la distancia del objeto al punto  de vista.   Optimización  de  objetos  en  tiras  de  triángulos:  Aunque  los  objetos  ya  tengan  la  cantidad  estrictamente  necesaria  de  polígonos  y  de  texturas,  las  tarjetas  gráficas  prefieren  que  las  geometrías  de  los  objetos  esté  formada  por  triángulos.  Y  aún  más,  prefieren  que  estos  triángulos  estén  organizados  en  strips.  Los  strips  son  tiras  de  triángulos consecutivos, que se definen a partir de los vértices que comparten, de forma  que la tarjeta gráfica podrá pintarlos más rápido. Si la herramienta de modelado realiza  esta triangulación y organización en strips, la aplicación tendrá un rendimiento visual  mucho mejor.   Optimización  de  escenas  por  BSP:  Los  núcleos  de  visualización  gráfica  se  benefician  de  una  organización  de  los  objetos  de  una  escena,  esto  se  conoce  como  BSP  (Binary  Space Partition). El BSP es una organización recursiva en forma de árbol, de los objetos  de  la  escena,  los  cuales  son  separados  en  conjuntos  de  pertenencia  a  un  octante  del  espacio  global,  después  en  un  octante  de  un  octante,  y  así  de  forma  recursiva  hasta  llegar a un cierto nivel mínimo. Con esta organización, el núcleo de visualización puede  saber con facilidad qué objetos se han de visualizar y cuáles no, con respecto del punto  de vista.   Jerarquización  de  objetos  en  estructuras:  Los  objetos  complejos,  especialmente  aquellos  que  tendrán  algún  tipo  de  movimiento  de  sus  partes,  deben  organizarse  en  estructuras jerárquicas de transformaciones. De este modo la animación de estos objetos  es mucho más sencilla.    Existen  herramientas  especializadas  para  modelar  objetos  en  3D  y  realizar  este  tipo  de  optimizaciones,  las  herramientas  estándares  de  modelado  para  animaciones  por  computador 

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son las de Autodesk® Entertainment Creation Suites103 (Maya, 3ds Max, Softimage, MotionBuilder,  Mudbox).     Otra gama de software son: Multigen Creator, este es un conjunto de herramientas software de  simulación  para:  modelado  3D,  terrenos,  y  creación  de  entorno  sintético.  Studio  Creator  Terrain, un componente de software que ayuda a gestionar el proceso de creación sintética de  ambientes. Vega‐Prime, un software diseñado para la creación y despliegue de aplicaciones en  tiempo real de simulación en 3D. Lyra, aplicación de simulación visual que proporciona plug‐ and‐play  de  compatibilidad  para  los  generadores  de  diferentes  imágenes.  Estos  software  pertenecían a la empresa MultiGen‐Paradigm, Inc. fundada en 1981 y que tenía su sede en San  José,  California,  actualmente  la  empresa  Multigen‐Paradigm  fue  adquirida  por  la  empresa  Presagis.    La  empresa  Presagis  ofrece  una  gama  completa  de  productos  para  varias  áreas  de  desarrollo  como:    Creación de Contenido: Creator, Creator VT Studio, Terra Vista, Worldwide Database,  SEGen Server,    Simulación:  STAGE,  STAGE  High  Density,  FlightSIM,  HeliSIM,  SIM  OneNet,  AI.  implant, Presagis Utilities Manager, Terrain Server,    Visualización: Vega Prime, Lyra, Sensor Products, Thea Lite,    Interfase Maquina Humano: VAPS XT for Simulation,     Existen infinidad de herramientas para el diseño y modelado 3D. A continuación se enumeran  las más utilizadas:    1. Autodesk 3ds Max [comercial]: http://www.autodesk.com/3dsmax  2. Autodesk AutoCAD [comercial]: http://www.autodesk.com/autocad  3. Autodesk Maya [comercial]: http://www.autodesk.com/maya  4. Autodesk Revit Architecture [comercial]:  http://usa.autodesk.com/adsk/servlet/index?id=3781831&siteID=123112  5. Autodesk Softimage [comercial]: http://www.softimage.com/  6. Bentley MicroStation [comercial]: http://www.bentley.com/en‐ US/Products/MicroStation/  7. Blender [free; open source]: http://www.blender.org/  8. Caligari trueSpace [free]: http://www.caligari.com/  9. Chumbalum Soft MilkShape 3D [gratuita]: http://chumbalum.swissquake.ch/  10. Darwin Dimensions Evolver [comercial]: http://darwindimensions.com/  11. Dassault Systèmes CATIA [comercial]: http://www.3ds.com/products/catia/  12. Dassault Systèmes CB Model Pro [free]: http://www.cbmodelpro.com/  13. DAZ Studio [free]: http://www.daz3d.com/  14. Gehry Technologies Digital Project [comercial]:  http://www.gehrytechnologies.com/index.php?option=com_content&task=view&id=97 &Itemid=211  15. Google SketchUp [comercial; free and for‐fee versions available]:  http://sketchup.google.com/  16. Luxology modo [comercial]: http://www.luxology.com/  17. MAXON CINEMA 4D [comercial]:  http://www.maxon.net/pages/products/cinema4d/cinema4d_e.html  18. Nemetschek ArchiCAD [comercial]: http://www.nemetschek.net/products/index.php                                                              103 http://images.autodesk.com/emea_s_main/files/entertainment_creation_suites_2013_whats_new_brochure_en.pdf 

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19. 20. 21. 22. 23.

Nemetschek VectorWorks [comercial]: http://www.nemetschek.net/products/index.php  PTC Pro/ENGINEER [comercial]: http://www.ptc.com/products/proengineer/  Smith Micro Poser [comercial]: http://my.smithmicro.com/win/poser/  Wings 3D [free; open source]: http://www.wings3d.com/  Otras … 

  Estas potentes herramientas han evolucionado mucho a lo largo de los años y actualmente dan  un enorme abanico de funcionalidades.     

6.8 Navegadores de VRML     Existen decenas de navegadores VRML, de software libre disponible en Internet para apoyar la  visualización de la RV, algunos de ellos han quedado descontinuados.    Nombre  Desarrollado   Descripción y plataforma de trabajo

Amber  GL  DIVE  VRML  Browser  Laboratories,  v1.0.  Inc. 

Blaxxun Contact 

Blaxxum  Technologies  Ibérica 

Cortona 3D 

Cortona3D 

CosmoPLayer 

 

Dive  Distributed  Interactive  Virtual  Enviroment.   

‐  Olof  Hagsand,  SICS 

Este  es  un  Navegador  de  VRML  (alpha  release)  desarrollado  con  las  herramientas  de  OpenGL  de  DIVE  Labʹs  llamada  Amber  GL.  Incluye  soporte  para  64K  colores,  múltiples  modos  para  render  (wireframe,  flat/smooth  shaded)  y  variados  efectos  de  iluminación.  Actualmente  no  soporta  algunas  características  tales  como:  texturas,  cilindros,  esferas,  conjunto  de  puntos;  pero  ya  sé  está  trabajando  para  mejorar  esto  en  las  versiones  siguientes,  además  de  tener  mejoras  en  la  navegación,  soporte  para  Visores  (HMD)  y  guantes  (Gloves).  Soporta  plataformas: Windows NT (Intel)  La  plataforma  A7  de  blaxxun  es  un  sistema  de  software  modular  y  altamente escalable, que comprende una multitud de componentes de  comunicación  e  interacción.  Puede  integrarse  totalmente  en  las  aplicaciones  modernas  de  internet.  Todos  los  componentes  de  la  plataforma  7  de  blaxxun  pueden  integrarse  en  las  aplicaciones  accesibles  mediante  un  navegador  estándar.  Provee  el  componente  Blaxxun  Contact  LE  (Java‐Appletet  sin  instalación  de  conexión)  y  el  componente  blaxxun  Contact  (aplicación  Active‐X,  requiere  instalación). http://www.blaxxun.es  Cortona3D, Visor de 3D rápido y altamente interactiva. Para visualizar  mundos  virtuales  en  la  web,  es  el  más  popular  por  su  simplicidad  y  facilidad de instalación.  Anteriormente conocido como Cliente Cortona VRML, funciona como  un  plug‐in  VRML  para  los  navegadores  de  Internet  más  populares.  Con Cortona3D, se puede crear una amplia gama de aplicaciones 3D, a  partir  de  la  visualización  de  datos  científicos  para  3D  avanzados  y  habilitados para servicios en línea. http://www.cortona3d.com  Navegador  especialmente  pensado  para  VRML,  Fue  el  primer  navegador que soportó VRML 2.0, el estándar para los mundos 3D con  sensores, scripts y sonido. Este navegador está optimizado para su uso  con páginas Web que soporten VRML. Posee interfaz disponible como  Plugin de Netscape o control ActiveX, extensible para desarrolladores  a través de Java o JavaScript. Ultima versión la 2.1 Lanzada en el 2003.  La primera versión de Dive apareció en 1991 desarrollada por SICS. Es  un  sistema  de  realidad  virtual  multiusuario  para  Internet  (IP‐ multicast)  en  donde  los  participantes  navegan  en  un  espacio  en  tres  dimensiones  (3D)  y  pueden  convivir  con  otros  usuarios  u  otras  aplicaciones. Dive utiliza una interfaz VRML, la cual hace posible que  los  archivos  VRML  sean  importados  como  objetos  o  mundos.  Dichos  objetos  pueden  ser  manipulados  o  compartidos  por  diferentes  usuarios en el  mismo entorno. Sin embargo, para obtener objetos  con  todas  capacidades  de  interacción  y  comportamiento  deberán  ser  definidos en un lenguaje propio de Dive. Plataformas Soportadas: SGI,  SUN, HP/UX 

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Nombre 

Desarrollado  

Fountain Beta 7 

Caligari  Corporation. 

GLView. 

Holger Grahn 

VR Scout v1.1 

Chaco  Communicatio ns, Inc. 

WebFX. 

Paper  Software, Inc. 

WebSpace v1.1 

Silicon  Graphics  Computer  Systems  Template  Graphics  Software. 

y 

Descripción y plataforma de trabajo Esta es una herramienta completa para el desarrollo de espacios VRML  en  Windows,  la  cual  entre  sus  características  incluye;  modelado  rápido,  espacio  en  perspectiva,  manipulación  de  texturas  que  son  mapeadas como objetos VRML en tiempo real y efectos de iluminación  interactivos. La  tecnología de Fountain ha  sido licenciada a Microsoft  para  que  sea  incluida  en  el  proyecto  ʺBlackbirdʺ.  Fountain  es  principalmente  una  herramienta  de  creación  de  espacios  VRML,  también  tiene  la  habilidad  de  leer  archivos  VRML  permitiendo  a  los  constructores  de  mundos  virtuales  tomar  la  ventaja  de  los  recursos  existentes en Internet y a la vez probar características específicas tales  como  los  niveles  de  detalles,  ligas  a  documentos  HTML  y  añadir  archivos de video y sonido al Web. Plataformas Soportadas: Windows  3.1, Windows 95.  Es  un  navegador  VRML  y  visor  de  objetos  en  3D.  Soporta  OpenGL  sobre Windows NT y Windows 95, inclusive hardware que soporta el  mapeo  de  texturas  y  figuras.  Además  del  VRML,  también  manipula  los  siguientes  formatos  de  archivo:  DXF,  RAW,  OBJ,  GLView;  y  formatos  de  texturas:  VRML  inline,  RGB,  JPEG,  GIF,  TARGA,  BMP/DIB.  Plataformas  Soportadas:  Windows  95,  Windows  NT  3.51  (Intel).  Soporte  completo  de  las  especificaciones  VRML,  incluyendo  Inlines,  LOD,  Anchors,  texturas,  etc.  También  soporta  archivos  gz,  zip,  texturas en  formatos gif/jpeg/bmp, DDE, HTTP interno si  no existe la  posibilidad de un enlace DDE con otro navegador e hilos de ejecución  para  Windows  95  y  NT.  Actualmente  VR  Scout  utiliza  las  bibliotecas  de  funciones  3DR  de  Intel.  Plataformas  Soportadas:  Windows  3.1,  Windows 95, Windows NT (Intel).  Este  es  una  herramienta  que  se  acopla  a  los  navegadores  más  populares  de  Web  en  Internet  de  Windows  tales  como  Netscape,  Spyglass y Mosaic de Quarterdeck. Una vez que se encuentre instalado  se  podrán  navegar  en  espacios  virtuales  soportando  completamente  VRML  1.0,  además  de  incorporar  IRC  3D  chatting,  navegación  fundamentada en la física con detección de colisiones y creaciones de  propósito  general  en  el  lugar  en  donde  se  consultan.  Plataformas  Soportadas:  Windows  3.1,  Windows  95,  Windows  NT  (Intel),  Macintosh.  Es  un  navegador  de  3D  para  WWW  que  también  está  disponible  comercialmente. Los usuarios pueden navegar a sitios 3D Web a través  de  los  convencionales  navegadores  de  páginas  de  Web  en  2D  o  sencillamente ejecutar Webspace. Este es distribuido gratuitamente en  Internet. Plataformas Soportadas:, SGI, Windows NT (Intel), Windows  NT  (MIPS),  Windows  95,  SUN  Solaris  ZX/TZX,  Próximamente:,  Windows 3.1, Macintosh Power PC, Digital Unix, HP/UX. 

Tabla 13. Navegadores de VRML

   

6.9 Herramientas para edición estereoscópica   

6.9.1 Vegas Pro 11    Es un software para edición estereoscópica asequible y fácil de manejar, puede crear proyectos  de  contenido  3D  estereoscópico  utilizando  el  mismo  flujo  de  trabajo  proporcionado  para  los  contenidos multimedia 2D. Brinda la posibilidad de importar, ajustar, editar, obtener una vista  previa y generar contenido multimedia 3D estereoscópico, muy utilizado en aplicaciones de RV.  Ofrece la posibilidad de supervisión y salida anaglífica.     

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Estado del Arte de la RV 

Entre las opciones que tiene corrige de forma automática los vídeos 3D aplicando rápidamente  ajustes  3D  calculados,  esto  permite  corregir  las  discrepancias  menores  de  configuración  de  la  cámara y garantizar que el metraje 3D esté alineado correctamente.   

6.10 Falsas Tecnologías    Existen tecnologías que se han ido calificando de realidad virtual de manera errónea, una de las  áreas que más ha explotado el interés de la realidad virtual es la industria del cine , desde los  efectos especiales que se utilizan en las películas, hasta los llamados cines 3d, pasando por las  películas de animación por computador, se ha venido “vendiendo” como realidad virtual, como  nos hemos podido dar cuenta ninguna de estas tecnologías puede ser calificada de RV ya que  no cumple, con el hecho de ser interactivas, ni con el ser generadas en tiempo real.    Otra  tecnología  erróneamente  asociada  a  la  realidad  virtual  es  la  conocida  por  QTVR  (QuickTime Virtual Reality). Esta tecnología, extensión del QuickTime de Apple, se fundamenta  en  una  imagen  panorámica  de  360°,  ya  sea  fotografiada  del  entorno  físico  ó  generada  por  computador.  Esta  imagen  es  visualizada  como  si  estuviese  mapeada  sobre  el  interior  de  un  cilindro ó una esfera, con el punto de vista situado en el centro. Esto permite al usuario explorar  la  imagen  rotando  el  punto  de  vista  a  derecha,  izquierda,  arriba  ó  abajo.  La  visualización  es  efectivamente  interactiva  pero  no  es  generada  en  tiempo  real.  Esto  produce  el  efecto  de  que  ninguno de los objetos en la imagen pueda moverse, ya que son entornos totalmente estáticos.  Si el usuario quiere cambiar su punto de vista, previamente se debe haber generado y grabado  ese punto de vista en forma de imagen panorámica; de otro modo el sistema no le podrá ofrecer  ese otro punto de vista. El QTVR es en realidad una herramienta para sistema multimedia, pero  no es RV.   

6.11 Resumiendo las herramientas de desarrollo para la RV    Como hemos mencionado las aplicaciones de realidad virtual se componen de códigos para: la  visualización, la interacción y la simulación, y esto independientemente de su organización. Con el  fin  de  facilitar  su  reutilización,  se  han  desarrollado  diversas  herramientas  de  alto  nivel  que  pueden ser clasificadas de diferentes formas, como por ejemplo las herramientas utilizadas para  la representación, visualización, y gestión de las interacciones.    Herramientas para Rendering    El  renderizado  es  el  paso  de  transformar  la  información  del  entorno  virtual  en  una  imagen  utilizable  por  la  visión  periférica.  Este  paso  puede  realizarse  en  el  software  o  con  el  apoyo  de  las  tarjetas  de  gráficos  que  contienen  procesadores  dedicados  para  descargar la CPU y permitir la representación interactiva.     Existen varias propuestas para realizar este paso, como hemos mencionado el OpenGL  define  un  conjunto  de  estructuras  de  datos  y  funciones  que  definen  las  primitivas  gráficas y el manejo de ellas, pero aquí el desarrollador es el responsable de convertir la  información en primitivas gráficas y de establecer la forma.       Existen herramientas como la biblioteca Chromium que ofrece una implementación de  OpenGL para distribuir el video de los dispositivos tales como el video walls, de forma  transparente para el usuario.   

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Estado del Arte de la RV 

Los  enfoques  de  más  alto  nivel  proporcionan  una  capa  de  abstracción  de  OpenGL  mediante  el  uso  de  una  estructura  de  árbol,  llamado  escenario  gráfico,  cuyos  nodos  están  relacionados  con  los  objetos  del  mundo  virtual,  este  enfoque  se  lleva  a  cabo  mediante  la  inclusión  de  las  bibliotecas  OpenSceneGraph  y  Performer.  El  desarrollador  puede organizar y manipular la información a visualizar. Además, la aplicación de esta  estructura puede fácil y eficazmente eliminar los objetos que no son visibles para llevar  a cabo sólo la representación de los objetos que son visibles.     El  uso  de  técnicas  de  renderizado  distribuido,  tales  como  ordenar primero,  determinan  las  primitivas  visibles  en  la  escena  antes  de  que  se  envíe  a  la  tarjeta  gráfica.  Los  enfoques basados en escenarios gráficos se adaptan para crear un entorno complejo con  varios objetos. Otras herramientas como por ejemplo la biblioteca VTK104 (Visualization  Toolkit)  de  la  empresa  Kitware,  integran  los  algoritmos  de  visualización  para  la  representación  de  campos  de  vectores,  tensores,  o  para  el  procesamiento  de  volumen.  Las aplicaciones de VTK puede ser distribuido usando la biblioteca de ParaView105.    Herramientas para Interacciones    Para facilitar el desarrollo y la interacción física sin modificar el código de la aplicación,  se  han  desarrollado  librerías  de  alto  nivel  proporcionadas  por  los  fabricantes  de  periféricos. Ejemplos VRPN106 y Trackd107, que permiten reemplazar a un ratón por un  guante háptico o datos en 3D simplemente editando los archivos de configuración.     La arquitectura cliente‐servidor utilizada por estos modelos también se puede extraer del  sistema  operativo.  De  hecho,  algunos  controladores  de  dispositivos  de  interacción,  requieren  declaraciones de  configuraciones  específicas de  software, algunas solo  están  disponibles para un determinado sistema operativo.     Herramientas para Simulaciones    Estos  programas  definen  el  comportamiento  y  la  evolución  de  una  aplicación  de  realidad  virtual,  los  algoritmos  utilizados  dependen  por  lo  tanto  de  los  tipos  de  comportamientos que se desea simular. Por ejemplo, las simulaciones que involucran a  entidades individuales (vehículos, personajes) por lo general son sistemas multiagente  de simulación de la física y se fundamentan en resolver ecuaciones.     Las  simulaciones  son  los  códigos  más  exigentes  en  términos  computacionales,  una  solución consiste en paralelizar.  Los algoritmos empleados requieren una consistencia  especial  entre  los  cálculos  de  los  subdominios  producidos,  que  crean  un  fuerte  acoplamiento  y  el  intercambio  de  grandes  volúmenes  de  datos.  Las  bibliotecas,  tales  como  PETSc,  proporcionan  rutinas  y  estructuras  de  datos  para  la  paralelización  del  programa, en solución de ecuaciones de simulación de la física. Las simulaciones físicas  a  menudo  se  desarrollan  utilizando  el  lenguaje  de  programación  Fortran 108 .                                                            

104

 Will Schroeder, Ken Martin et Bill Lorensen : The Visualization Toolkit. Kitware, Inc. Publishers, 3 ´Edition, 2004.   Amy Henderson : The ParaView Guide. Kitware, Inc. publishers, 2004.  106 T. C. Hudson, A. Seeger, H. Weber, J. Juliano et A. T. Helser : VRPN: a device‐independent, network‐transparent VR  peripheral system. In ACM Symposium on Virtual Reality Software & Technology, 2001.  107 VRCO. Trackd User Guide. http://www.vrco.com/trackd/trackd Documentation.html.  108 FORTRAN: Lenguaje popular de alto rendimiento, usado para programas que evalúan el desempeño y el ranking de  los  supercomputadores  más  rápidas  del  mundo,  ha  estado  en  uso  continuo  por  más  de  medio  siglo  en  áreas  de  cómputo  intensivo  tales  como  la  predicción  del  tiempo,  análisis  de  elementos  finitos,  dinámica  de  fluidos  computacional (CFD), física computacional y química computacional.   105

123 

 

CAPÍTULO 7 – APLICACIONES E INVESTIGACIONES DE  LA REALIDAD VIRTUAL  

  La  Realidad  Virtual  cada  vez  resulta  más  familiar,  el  empleo  de  las  más  sofisticadas  prestaciones se dan en mercados tradicionales como las aplicaciones médicas, entretenimiento,  arte, educación y defensa, actualmente existen mercados emergentes de esta tecnología como la  industria manufacturera, el petróleo, gas y la visualización de datos. Se han destacados algunos  desarrollos en áreas específicas, como:    1)

   2)

  3)

  Medicina   a) Anatomía   b) Simulación de diagnóstico y  entrenamiento médico: Entrenamiento  frente al bioterrorismo, Palpación de  próstata, Exámenes endoscópicos:  PreOp, Colonoscopia, Anestesia.  Epidural, Cirugía abierta, MIS: Minimal  Invasive Surgery, Otros tipos de  entrenamiento en medicina. 

  4)

  5)   6)

Rehabilitación de pacientes  a) Sistema de rehabilitación de tobillo de  Rutgers   b) Rehabilitación mediante juegos   c) Rehabilitación Psicológica (tratamiento  de fobias)  d) Rehabilitación del mareo 

  7)   8)   9)

Aplicaciones Educativas   a) Laboratorio de Física Virtual   b) Proyecto NICE: jardinería en el colegio  

Aplicaciones de Arte   a) Estatua de Miguel Ángel   b) Patrimonio cultural   c) Exposiciones virtuales (templos  antiguos, palacios, galaxias)   Aplicaciones Industriales   a) CAD, diseños asistido por computador   Aplicaciones de adiestramiento Militar  a) Adiestramiento de astronautas  b) Adiestramiento de pilotos  c) Adiestramiento de soldados   Publicidad y promoción   Aplicaciones de Entretenimiento, juegos,  Cine 3D     Modelado y creación de entornos virtual  (museos, tiendas, aulas, etc.). 

  10)  Centros de investigación 

Tabla 14. Áreas de aplicaciones e Investigaciones en RV 

  Se revisarán de manera general algunas de las aplicaciones de RV más relevantes desarrolladas  hasta el momento, en el Apéndice ‐ “Aplicaciones de RV”, se encuentra en detalle una amplia  gama de aplicaciones que pueden servir de referencia en este tema.          

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7.1 Aplicaciones médicas de la RV    La  comunidad  médica  está  usando  la  realidad  virtual  en  diversas  aplicaciones;  el  paciente  virtual  básico  es  uno  de  sus  hitos  más  importantes,  básicamente  es  un  conjunto  de  imágenes  multidimensional generada por computador, compuesta por tiras o rebanadas dibujadas desde  diferentes ángulos del cuerpo de una persona real.    Los  avances  en  el  software  han  hecho  posible  para  los  equipos  de  cirujanos,  practicantes  y  personal  de  diagnóstico,  compartir  recinto  de  exámenes  virtuales  con  fines  de  diagnóstico  y  consulta.  Ahí  se  puede  explorar  e  interaccionar  los  modelos  para  determinar  los  medios  más  efectivos  en  el  tratamiento  de  pacientes.  Esto  ocurre  antes  de  que  la  cirugía  u  otras  medidas  drásticas sean tomadas. Veamos algunos ejemplos:    Cuando  un  cirujano  trabaja  depende  primordialmente  de una  evaluación  personal  de la  parte  del  cuerpo  afectada,  esta  evaluación  personal  es  ayudada  por  exámenes  de  ultrasonidos,  resonancia magnética o imágenes computarizadas, transformando esta información por medio  de un sistema de realidad virtual en imágenes visuales. Las imágenes mostradas son generadas  a través de paquetes de información del paciente real. Un sistema de visualización interpreta y  transforma  la  información  recogida  en  imágenes  de  computador,  que  muestran  la  estructura  anatómica y muestran detalles del tejido circundante. Esta imagen ultrasónica transparente está  situada entre el ojo del médico y el cuerpo real.    Una de las aplicaciones más precisas de las técnicas de realidad virtual es la de la configuración  de  rayos  para  tratamientos  de  las  radiaciones  en  tumores.  En  este  tratamiento  siempre  está  presente el riesgo de exponer los tejidos que rodean al tumor, la tarea es irradiar los rayos de tal  manera que afecten solo al tumor y no a otras partes sensibles de la anatomía. Este proceso se  lleva a cabo tomando la imagen del paciente, por ejemplo en un CAT‐ESCAN y convirtiéndola  en un modelo tridimensional de su cuerpo incluyendo el tumor. Luego son dirigidos los rayos  virtuales al tumor y las áreas sanas son sensibilizadas cuando son invadidas por los rayos y el  médico  es  avisado  mediante  símbolos  sonoros  o  visuales.  Solo  cuando  el  médico  está  convencido  de  que  la  radiación  está  dirigida  al  tumor,  empieza  la  terapia  de  radiaciones,  mediante la alineación de las posiciones de los rayos virtuales en el programa que controla los  rayos reales.    Un aneurisma se forma cuando la presión del flujo sanguíneo aumenta en un punto débil de la  pared de una vena, lo que puede hacer que el aneurisma estalle dando lugar a una hemorragia  y la posible muerte del paciente; el tratamiento se realiza desde dentro de la vena, el aneurisma  es cogido por un lazo y estrechado, lo que implica la obturación de la boca aneurisma con un  anillo  de  metal.  Hay  aplicaciones  desarrolladas  para  el  tratamiento  de  aneurismas,  por  medio  de  la  realidad  virtual  se  hace  un  escenario  virtual  ampliado  de  los  dispositivos  y  el  lugar  del  aneurisma, proporcionando al cirujano un alto grado de control, y le permite una observación  precisa en tiempo real de la dinámica del flujo sanguíneo en el área afectada y sus alrededores.    La realidad virtual también es utilizada en personas discapacitadas, por ejemplo, aunque sea de  manera  temporal,  aquellos  niños  que  solo  podían  ver  lo  que  pasaba  en  un  campo  de  béisbol,  ahora podrán sentir virtualmente como se coge un bate, oír el ruido de la bola cuando esta es  golpeada y correr alrededor de las bases. El sistema de RV consta de biocontroladores que son  dispositivos que responden a distintos tipos de señalizaciones dependiendo de cuales sean las  limitaciones de control o de movimiento que tenga el usuario, por ejemplo: Controladores que  toman los movimientos verticales y horizontales del ojo como señales de control, controladores  musculares, que capturan y trazan señales de la actividad eléctrica de los músculos. Estos son 

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utilizados  básicamente  en  personas  físicamente  disminuidas  muchas  de  las  cuales  poseen  actividades  funcionales  pero  demasiado  débiles  para  producir  movimiento,  pero  que  si  es  detectado por el computador.    Lamentablemente  la  experiencia  virtual  nunca  será  una  experiencia  real,  incluso  con  toda  la  tecnología  del  mundo,  una  persona  que  no  puede  caminar  todavía  no  puede  hacerlo.  En  cualquier caso, una experiencia virtual cuidadosamente diseñada puede aproximar en la mente  de un usuario, la participación, proporcionar un sentido de control sobre el entorno, aunque sea  virtual y facilitar en gran medida los procesos de aprendizaje y entrenamiento.    Existen otras aplicaciones en la medicina, el Department of Computer Science and Engineering,  de  Chinese  University  of  Hong  Kong,  ofrece  un  entorno  virtual  inteligente  para  el  entrenamiento  de  la  acupuntura  china,  una  plataforma  interactiva  para  la  investigación  en  el  manejo  clínico  y  terapéutico  de  las  enfermedades,  y  un  innovador  modelo de humano  virtual  para el estudio de la acupuntura.     El  DTIC,  Defense  Technical  Information  Center  desarrolló  un  sistema  de  RV  de  capacitación  para  el  triaje  (clasificar  a  los  enfermos  antes  de  que  reciban  la  prestación  asistencial)  y  estabilización  de  traumatismo  craneoencefálico  y  lesiones  múltiples  de  pacientes” 109 .  Este  sistema  de  formación  ofrece  inmersión,  oportunidades  de  gráficos  tridimensionales  (3D)  en  formación de habilidades de respuesta a emergencia, en la que los alumnos pudieran ver, oír e  interactuar con simulación de víctimas, simula el estado dinámico del paciente y los resultados  de la intervención en las prácticas, esto permite al alumno realizar diagnósticos e intervenciones  y recibir retroalimentación inmediata sobre el aprendiz de evaluación y las decisiones del triaje.   

7.2 Aplicaciones en Rehabilitación de la RV    En  la  rehabilitación  utilizando  cámaras  y/o  rastreadores  una  de  las  posibilidades  es  la  videoinmersión,  la  realidad  virtual  y la  realidad  aumentada.  En fin,  el  objetivo  final  sería que  gran parte de las terapias de rehabilitación pudieran hacerse en casa y que el paciente perciba  los  ejercicios  como  algo  más  interesante  y  divertido  que  realizarlas  con  un  profesional  de  máquina, en forma de videojuego.     Para  rehabilitación  de  paciente  mencionaremos  el  sistema  de  rehabilitación  de  tobillo  de  Rutgers  y  el  Rehab  (Holden).  La  tecnología  que  se  necesitaría  está  muy  desarrollada:  captura  del movimiento humano, programas interactivos, computadores que funcionan conectados a la  televisión con conexión a internet. Esta sería una mezcla de salud y ocio que se está usando en  sistemas de RV.    Algunas  ventajas  se  pueden  mencionar  de  estos  sistemas:  terapias  más  largas,  mayor  cumplimiento  de  las  terapias  ya  que  el  paciente  tiene  un  apoyo  y  consejo  aunque  sea  virtual,  una vez implementado el sistema bajaría los costes de la terapia, muy adecuado para pacientes  crónicos o que no pueden desplazarse.     Como todo sistema tiene ciertas desventajas: Algunos profesionales temen que les sustituya una  máquina,  muchos  pacientes  no  saben  manejar  cosas  así  y  les  costaría  aprender,  muchos  profesionales no sabrían manejar cosas así y les costaría aprender, es un cambio completo en la  forma  de  trabajar,  el  desarrollo  de  algo  así  exige  un  equipo  multidisciplinar  como  ingenieros,  programadores, otros, y la coordinación de profesionales de la salud.                                                              109

 http://www.dtic.mil/cgi‐bin/GetTRDoc?AD=ADA381347 

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7.3 Aplicaciones educativas de la RV    La realidad virtual ha impactado en las universidades de medicina, desarrollándose sistemas de  simulación  de  realidad  virtual,  comenzando  con  la  creación  de  un  panorama  de  la  anatomía  como  representaciones  tridimensionales  del  cuerpo  entero  y  de  sus  partes  como  el  hígado,  la  vesícula biliar y otras estructuras relativas.     El  estudiante  de  medicina  es  preparado  académicamente  por  medio  de  operaciones  y  diagnósticos  simulados  por  computador,  antes  de  interactuar  con  algún  ser  viviente,  usando  animación por computador en tres dimensiones y bancos de datos altamente complejos, puede  sacarlo y llevarlo hacia el cuerpo humano para hacer por ejemplo un proceso de endoscopia en  un paciente sin sangrado pero obteniendo un paciente que responde. Otra técnica avanzada de  animación, movimiento y sonido permite al alumno una experiencia similar a la que se vive en  DisneyLandia,  viajando  a  través  del  sistema  cardiovascular  ó  reproductivo  femenino,  ó  encontrarse  a  escala  intracelular  y  ver  la  acción  de  una  droga  trabajando  para  prevenir  una  infección viral.    En  la  rama  veterinaria  también  está  siendo  utilizada  la  realidad  virtual,  existen  otra  área  educativas  en  las  cuales  se  ha  aplicado  la  RV  como  el  avatar  “CyberMath”  desarrollado  en  Suecia para los estudiantes universitarios o la desarrollada en la Universidad de Harvard para  los  estudiantes  de  Egiptología  en  donde  se  reconstruyen  el  antiguo  Egipto,  en  la  plataforma  interactiva  “3D  Experience  de  Dassault  Systèmes”  o  las  de  exploración  fundamentada  en  el  aprendizaje  de  “Laboratorio  de  Física  Virtual”  para  enseñar  a  los  estudiantes  de  secundaria  la  física de Newton y la física cuántica ó el proyecto “Nice” para enseñar a cultivar un huerto a los  niños de la escuela primaria que utiliza una cueva e ImersaDesk para interactuar con entornos  virtuales que muestran un jardín virtual    

7.4 Aplicaciones de arte de la RV     La VR se ha convertido en un medio para que los artistas creen y experimenten nuevas manera  explorar  el  arte,  permite  la  preservación  del  patrimonio  cultural  en  RV,  aumenta  el  acceso  al  arte para la gente que vive lejos y para los discapacitados a través de museos virtuales.     Aplicaciones como “La Piedad de Miguel Ángel”, que fue recreada por IBM en 2 semanas, muchas  representaciones  arqueológicas  tridimensionales  se  muestran  actualmente  en  los  libros  y  los  videos pero no son sistemas de realidad virtual porque no hay esta interacción.     Otros ejemplos de aplicaciones de RV en esta área podemos mencionar la “Iglesia SS Sergius and  Bachus  (Istambul)”,  creado  por  un  grupo  de  la  Universidad  de  Ginebra,  “La  iglesia  de  Notre  Dame”,  que  fue  modelada  con  el  motor  de  Unreal  de  Epic,  existen  otros  proyectos  en  estas  mismas líneas como el proyecto “Rome Reborn” para el modelado de la antigua ciudad de Roma,  en orden cronológico inverso, comenzando por la Antigüedad tardía, y el centro cívico histórico  en  el  Foro  Romano  y  el  nuevo  barrio  cristiano  de  la  ciudad  en  el  sector  sureste  de  la  ciudad,  entre  San  Juan  de  Letrán  y  Santa  María  la  Mayor,  el  proyecto  de  la  Basílica  de  Santa  Maria  Maggiore,  que  ha  integrando  toda  la  información  histórica  arqueológica  y  el  arte  junto  a  la  interactividad  con  diferentes  enfoques  con  acceso  desde  Internet  y  desde  una  CAVE  de  inmersión total.       

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7.5 Aplicaciones de entretenimiento de la RV    La empresa japonesa Fujitsu, da a conocer el programa de computador llamado “Fin Fin on Teo  the  magic  planetʺ,  este  juego  de  RV  fue  el  resultado  de  ocho  años  de  investigación  en  los  programas  de  computador  de  RV,  con  un  costo  aproximado  de  30  millones  de  dólares,  estos  juegos  permiten  a  los  jugadores  entrar  en  nuevos  mundos  y  tener  experiencias  que  no  son  posibles  en  el  mundo  real,  tal  vez  proporcionar  al  jugador  con  un  medio  de  escapar  de  los  problemas de actualmente.     Tomb Raider I,  es  otro  juego  de  RV  de  la  aventura  publicado  por  Eidos  Interactive,  utiliza  una  heroína femenina llamada Lara Croft para atraer a los jugadores, quizás el más importante, es el  atractivo físico del personaje, la popularidad de Lara Croft es sólo parte de un éxito más general  de los juegos de RV virtual.     Otra compañía de juegos de realidad virtual, Hori Pro, ha creado “Kyoko Date”, una heroína de  la realidad virtual, Hori Pro está empleando estrategias de promoción similares a los utilizados  por Eidos Interactive con Lara Croft. Los juegos tradicionales tienen una seria amenaza con las  aplicaciones de entretenimiento de RV.     Disney ha construido “Disney Quest”, es el centro de ocio y recreo virtual más grande que existe  en el mundo, es en realidad un parque interactivo cerrado que combina la magia de Disney con  las últimas tecnologías de 3D y la RV. Es un edificio de cinco plantas y 9.300 m. cuadrados, con  más  de  250  atracciones,  simuladores  virtuales  y  máquinas  recreativas,  donde  se  puede  luchar  con un sable láser, remar en una balsa de rafting para evitar ser devorado por un T‐Rex, pelear  en una guerra a pelotazos desde un coche blindado, incluyendo un vuelo en la alfombra mágica  de Aladino. Los juegos permiten efectos de retroalimentación y juegos entre varios jugadores,  un  ejemplo  es  ʺPirates  of  the  Caribbeanʺ,  una  plataforma  de  movimiento,  pasiva  de  respuesta  táctil,  gráficos  y  sonido  estéreos.  Disney  también  ha  desarrollado  el  ʺVirtual  Jungle  Cruiseʺ  en  botes inflables.     La  Universidad  de  Carolina  del  Sur  y  el  líder  de  I&D  John  Carmack  (creador  de  los  juegos  Quake, Doom, otros) presentaron en 2012 el “Project Holodeck”, un mundo de realidad virtual,  este es un proyecto de los departamentos de cine e ingeniería que tiene por objetivo revivir la  realidad virtual y lograr un total efecto de inmersión en los jugadores. El sistema que propone  convertirse en un sistema de videojuegos y a la vez en un home theatre personal para usar en el  cine, cuenta de una pantalla de 1280 x 800 3D Oculus Rift110, que está montado sobre la cabeza  de  los  jugadores  al  estilo  de  gafas.  El  sensor  que  se  utiliza  para  captar  los  movimientos  es  el  mismo que se usa en la PlayStation Move, está enfocado en el seguimiento de los movimientos  que  se  hagan  con  la  cabeza.  Para  el  resto  del  cuerpo,  los  Razer  Hydra  de  Sixsense111 son  los  encargados del escaneo en tiempo real de movimientos y acciones en 360° estereoscópico.    “Shayd”  es  una  instalación  de  realidad  mixta  desarrollada  en  la  Universidad  del  Sur  de  California,  IMD  ‐  División  de  Multimedia  interactiva,  que  forma  parte  de  la  Escuela  de  Artes  Cinematográficas,  abierta  al  público  en  el  2012.  La  instalación  comprende  un  Head  Mounted  Display,  un  sistema  de  captura  de  movimiento,  y  múltiples  Kinects  para  producir  una  experiencia sensorial virtual de inmersión en un mundo extraterrestre. El planeta alienígeno de  Shayd  tolera  una  única  dimensión  de  doble  condición.  A  la  llegada  en  el  planeta,  los  participantes  se  encuentran  vagando  en  una  cueva  sin  vida,  rodeado  de  antiguos  dibujos  que                                                                 3D  Oculus  Rift:  Casco  con  un  campo  visual  horizontal  de  90  grados  y  uno  vertical  de  110  grados,  conexión  inalámbrica con el computador y niveles de latencia extremadamente bajos, conectividad VGA, DVI y HDMI.  111   http://sixense.com/razerhydrapage  110

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representan  una  historia  extraterrestre.  Un  artefacto  de  color  rojo  brillante  (la  EMH)  se  encuentra en el centro de la cueva, y esta tecnología alienígena permite el acceso a dimensión  alternativa  del  planeta.  A  través  del  HDM,  los  participantes  son  sumergidos  en  un  mundo  vibrante,  ya  través  de  una  serie  de  escenas  pueden  interactuar  con  los  aliens,  explorar  el  ambiente exterior, e incluso volar sobre la superficie del planeta.     Se están planeando parques de atracciones que incorporan las tecnologías de Realidad Virtual  para  representar  espectros  virtuales  interactivos  que  los  usuarios  pueden  experimentar,  convirtiéndolos en los personajes que los usuarios deseen ver.     Un  campo  lleno  de  potencial  requiere  para  su  desarrollo  una  intensa  concentración  de  emociones, cognición y creatividad, este es el “teatro virtual”, él cual brinda a los miembros de la  audiencia  ligeras  gafas  de  obturación  o  visualizadores  tipo  HDM.  Una  pantalla  cilíndrica  de  270° a 360° en 3D envuelve toda el área, y el sonido espacial es coordinado con las exhibiciones  visuales para completar el efecto de inmersión. La dirección desde la que el usuario percibe el  sonido,  le  indica  donde  está  la  acción  en  pantalla.  El  disfrute  del  usuario  en  el  teatro  virtual  derivará más de su participación activa que de una gratificación intelectual.     Los juegos en computador en 2 dimensiones están mejorándose a versiones de cabina en 3D, y  un  buen  número  de  estos  sé  está  extendiendo  para  incluir  aspectos  de  Realidad  Virtual,  incluyen proyecciones en vídeo de la imagen del jugador en la pantalla, imágenes holográficas  que parecen flotar en el aire y simuladores de alta inmersión como aquellas desarrolladas para  campos de batalla o endoscopia. Los juegos más visibles de atracción de VR, tenemos:      Virtuality:  Se  trata  de  un  producto  que  representa  un  escenario  de  exploración  o  resolución de un acertijo, en el que el jugador vuela a través de un territorio de fantasía,  esquivando y disparando a los oponentes que percibe.   Battletech:  Es  una  simulación  difundida  por  redes que representa  el  popular  tema  de  una caza combate, está fundamentado en los resultados de la simulación de las fuerzas  aéreas  de  EE.UU.  cada  jugador  en  la  red  compartida,  se  sienta  en  una  cápsula  fija  o  cabina para interpretar el papel del piloto o soldado. Otros jugadores pueden ser reales  o simulados por el programa.   Cybertron: Somete al usuario a una inmersión tanto física como mental al sujetarse a un  mecanismo giroscopio que gira y se inclina 45° sobre cada uno de los tres ejes cuando el  usuario desplace su peso.   

7.6 Aplicaciones de uso militar de la RV    El ejército siempre ha sido un defensor de la RV, hace un uso extensivo de la realidad virtual, ya  sea  para  la  formación  de  pilotos  de  aviones  de  combate,  la  simulación  de  combate  naval,  el  entrenamiento  submarino en  puntería, la  bomba atómica  se  puede  simular  en el laboratorio  y  reproducir  de  forma  casi  real,  la  capacidad  de  entrenar  como  un  equipo  de  forma  remota,  simuladores  de  aviones  que  son  programables  y  modular  que  permiten  un  ciclo  de  vida  más  corto,  capacidad  para  simular  misiones  antes  de  su  ejecución,  así  como  un  interrogatorio  avanzado  (después  de  la  misión),  capacidad  de  visualizar  las  capacidades  del  enemigo  de  armas  con  el  fin  de  reducir  las  víctimas,  desarme  de  minas/bombas  sin  arriesgar  la  vida,  capacidad  para  entrenar  a  soldados individuales  en  el  nuevo  armamento,  así  como  evaluar  el  rendimiento del alumno.     Las unidades de combate de RV elevan los niveles de habilitación del individuo practicando en  campos  de  batalla  electrónicos  y  aprendiendo  a  telemanipular  las  armas.  Las  técnicas 

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tridimensionales de simulación incorporan paneles de armas reales, completando con botones y  palancas que funcionan como interfaces entre el equipo humano y los sistemas que controlan.  Estos  son  a  veces  denominados  campos  de  experimentos  para  la  simulación  distribuida  en  el  campo de batalla    Otra aplicaciones son el entrenador de lanzador de cohete de impacto, desarrollado por la TNO  (Holanda),  en  Alemania  existe  un  sistema  similar  en  uso,  estos  permiten  la  formación  del  equipo  con  dos  usuarios,  un  artillero  y  un  comandante,  para  las  tarea  de  detectar  aviones  a  distancia  cada  participante  lleva un  casco HMD  de alta  resolución, se le asigna un  avatares, a  los avatares asignados a los participantes se les realiza un seguimiento y se les vigila la posición.     La capacitación militar debe ser muy realista en el uso de armas pequeñas, los equipos deben  entrenarse  para  las  situaciones  más  difíciles  del  mundo  real,  tales  como  el  reconocimiento  de  terrenos, emboscadas, y mantener la conciencia de la situación durante el estrés extremo, lo que  se traduce en habilidades de supervivencia en el mundo real, la VirTra 300 MIL, es una de las  más completas, tiene uno de los más alto estándares de entrenamiento militar virtual en armas  de fuego, tanto individual como colectivo.    Para la formación del liderazgo del Pelotón se ha creado SIMNET, ayuda a mejorar la toma de  decisiones por parte de los jóvenes oficiales jóvenes, en situaciones excepcionales, crea ejercicios  de ensayo de la misión, por ejemplo: un accidente entre un jeep militar y un automóvil civil en  Bosnia, en este sistema de RV el único personaje real es el aprendiz.    CCTT  es  un  programa  de  entrenamiento  colectivo  formado  por  tres  subsistemas:  (CCTT,  Entrenador reconfigurable de vehículo táctico (RVTT) y Soldado desmontado (DS)). CCTT está  diseñado  para  apoyar  la  formación  de  miembros  de  infantería,  de  blindados,  de  Infantería  Mecanizada,  de  Caballería  y  unidades  blindadas  de  reconocimiento  a  través  de  batallón.  El  oficial en formación opera desde simuladores de tripulación, maquetas de puestos de mando y  puestos de mando del batallón en vivo, para llevar a cabo tareas combinadas de entrenamiento  de armas.     De  manera  similar,  la  fuerza  aérea  está  investigando  la  posibilidad  del  uso  de  la  RV  para  facilitar el trabajo de los controles de tráfico aéreo, en la base aérea de Brooks sé está explorando  cómo  la  RV,  puede  situar  a  los  controladores  de  tráfico  aéreo  en  el  aire  con  los  aviones  a  su  alrededor. El controlador de tráfico aéreo se puede sentar casi en cualquier parte con los visores  (en un avión, en un closet y donde se pueda disponer de espacio libre). En vez de un modelo de  aterrizaje  él  estará  viendo  ventanas  de  informes.  Si  él  desea  algo  en  particular,  con  el  movimiento  de  su  mano  o  verbalmente  pide  que  una  pantalla  se  mueva.  Puede  organizar  la  entrada de la información de la mejor manera, para llenar los requerimientos minuto a minuto.    En  fin  existen  otras  aplicaciones  de  RV  como  el  entrenador  de  los  artilleros  de  Marina  Real  Británica, el estudio de balística, salto de paracaídas, cualquiera que sea la aplicación conlleva a  la reducción de transporte / vivienda costos y menor impacto ambiental. También se desarrolló  un simulador completo de inmersión, es el primer simulador con Sistema de RV que incluye en  una  misma  instalación  la  formación  de  piloto,  del  observador,  los  tripulantes  de  avión  e  ingenieros, este simulador de RV fue puesto en funcionamiento en el 2012.    Estas  aplicaciones  militares  requieren  imágenes  muy  realistas,  todavía  es  difícil  generar  pantanos llenos  de  barro, campos  de  minas  ó  convincentes  enemigos amenazadores.  También  es  difícil  simular  los  efectos  de  campos  radioactivos  ó  electromagnéticos;  por  tanto  se  están  realizando esfuerzos en el campo militar para solucionar estos problemas. 

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7.7 Nuevos caminos de las RV     La  realidad  virtual  no  solo  permite  extender  al  alcance  de  los  ojos  y  las  manos  en  situaciones  peligrosas, existen aplicaciones de la RV en otras áreas:   

7.7.1 Industria Manufacturera    En  el  desarrollo  de  prototipos  virtuales,  la  ergonomía  y  la  comercialización,  los  diseñadores  pueden dibujar y simular sus ideas en pantallas y llevar sus ideas a un lugar de espacio virtual,  ejemplo en el proceso de la construcción de un producto, en el plano de una casa, en el esquema  de un juguete electrónico, el diseño en 3D del motor de un jet.   

7.7.2 Fabricación de Aeronaves    Las compañías aéreas y las unidades militares utilizan entornos Realidad Virtual para diseñar y  desarrollar  modelos  aeronáuticos.  Así  se  elimina  la  construcción  de  prototipos  de  prueba.  La  armada de los EE.UU. ahorro en los costos de desarrollo del diseño de un nuevo helicóptero, así  como también la empresa Boeing ha hecho un esfuerzo para diseñar su próxima generación de  aeroplanos  comerciales  777  en  computador,  la  meta  es  mejorar  la  productividad  de  los  trabajadores mediante la consecución de la información que necesiten cuando lo necesiten. Los  ingenieros de diseño del Boeing trabajaron según los problemas que ellos tenían en el diseño 3D  de los aeroplanos, los cuales no eran posibles encontrarlos con los sistemas de CAD.     En  la  fabricación  de  aeronaves  la  ventaja  que  tiene  la  RV  es  que  se  puede  ver  los  pequeños  detalles que a veces son importantes en el panel de control. Las aplicaciones van desde colocar  un tornillo y tuercas en las alas hasta la disposición de los cables.    

7.7.3 Robótica    Programación, teleoperación, robótica espacial, procesos de ensamblado, Manipulación remota  de  robot,  en  los  laboratorios  Watermelon  de  USA,  un  equipo  de  especialistas  en  robótica  está  explorando  el  uso  de  la  RV  para  ayudar  en  la  limpieza  de  los  desechos  tóxicos.  Han  desarrollado  un  robot  que  puede  entrar  y  limpiar  los  tanques  de  almacenamiento  de  los  desechos tóxicos nucleares y usando la Realidad Virtual tienen planeado colocar una cámara de  vídeo en el robot, generar gráficas por computador, para darle seguimiento al robot, el operador  puede  guiar  al  robot  a  través  del  tanque  con  el  trazado  de  el  computador  representando  problemas ocultos, que están allí pero fuera de la vista mientras revela información adicional al  controlador, tales como los niveles de radiación.     Mas  que  tratar  de  hacer  al  robot  lo  más  inteligente  posible  de  manera  que  piense  como  una  persona,  el  controlador  humano  permanece  a  una  distancia  lo  suficientemente  lejos  y  trabaja  como  si  estuviera  dentro  del  tanque.  Los  robots  instalados  en  estos  lugares  realizan  una  inspección  constante  y  de  mantenimiento  preventivo,  donde  en  pocos  minutos  se  puede  investigar y controlar las situaciones como si realmente existiesen.   

7.7.4 Oceanología    Modelos  de  estructura  tridimensional  de  la  superficie  del  océano,  con  simulaciones  de  comportamiento  de  larvas,  cómo  el  viento  afecta  las  olas,  observar  fenómenos  como  los  de  El  Niño o La Niña, observar cambios de temperaturas, dirección de vientos ó velocidad, 

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7.7.5 Satélites    En los laboratorios Watermelon (USA), se busca representar la realidad virtual de manera útil e  interactiva, lo que era ante un proyecto a gran escala es un sistema de control y comandos de  satélites en el que la tierra y los satélites orbitales aparecerán con sus relaciones de tamaños y  distancias  naturales  entre  unos  y  otros.    El  primer  paso  fue  el  trazar  el  esquema  de  muchos  satélites y la tierra con la dinámica de sus órbitas. La idea es posibilitar al operador de moverse  en  el  espacio,  entre  los  satélites  y  ver  como  las  órbitas  se  traslapan,  la  sombra  del  satélite  cubriendo la tierra y lo que pasa con los ajustes en su posición relativa a la tierra, sol y cinturón  magnético.  Es  posible  para  el  operador  ajustar los  satélites  virtuales  en  superficie  y  hacer que  los vehículos respondan automáticamente.    

7.7.6 Aplicaciones en la Ciencia e Ingeniería    En  la  investigación  y  el  desarrollo  de  la  ingeniería,  los  contenidos  informativos  de  ecuaciones  matemáticas  complejas,  sus  soluciones  y  los  datos  empíricos  han  de  ser  traducidos  e  interpretados mediante imágenes manipulables en tres o cuatro dimensiones. Los experimentos  físicos actuales se están realizando en áreas como estructuras moleculares, reacciones químicas,  resistencia de materiales, cinética y medicina.    

7.7.7 Química y Bioquímica    El uso de las tecnologías Realidad Virtual facilita los pasos necesarios para poner remedio a los  residuos peligrosos. El empleo de la operación telerobótica en la perforación, muestreo análisis  y eliminación de los residuos, hace que los operadores humanos no tengan que exponerse a sus  peligros y permite una manipulación de los materiales que de otra forma sería imposible.     Si  hacemos  un  experimento  de  fusión  fría,  la  cual  es  un  tipo  desconocido  de  reacción  electroquímica  que  libera  energía,  pero  lo  hace  de  mezclas  de  agua  destilada  a  temperatura  ambiente, podremos observar por medio de un sistema Realidad Virtual cuales son los puntos  críticos o de mayor peligro, mediante una simulación de este experimento.    La  información  programada  sobre  átomos,  enlaces,  cargas  eléctricas,  coordenadas  y  conectividad es utilizada por los científicos para crear moléculas virtuales de átomos y enlaces.  Los bioquímicos ya han solventado los misterios de algunas nuevas proteínas específicamente  diminuta de superóxido de cobre ‐ zinc y erabutoxina evitando la necesidad de los tradicionales  modelos  de  latón.  Cada  vez  más,  aplicaciones  de  RV  se  están  utilizando  en  ensayos  de  acoplamiento de enzimas y en el desarrollo de productos farmacéuticos.    Las moléculas se pueden exhibir de muchas formas, modelo de bolas y varillas o armazones de  cables se pueden entrelazar estructuras lineales elegantes para mostrar, por ejemplo, donde se  encuentra  el  enlace  polipéptido  de  la  proteína.  Una  esfera  puede  representar  cada  átomo,  en  cuyo  caso,  el  modelo  parecerá  una  masa  convergente  de  burbujas.  Las  moléculas  virtuales  se  pueden  distinguir  unas  de  otras.  Con  gafas  de  obturación,  pueden  ser  movilizadas  de  un  sistema PC, flotando como hologramas frente a los ojos.     Las  moléculas  pueden  ser  agrandadas,  pareciendo  ser  de  50  pies  más  grandes  que  usuario.  Entonces, el usuario puede explorar esta molécula ʺvolando alrededor de ellaʺ, y haciendo los  cambios deseados. Un químico puede sentir las torsiones, atracciones o repulsiones asociadas a  las  uniones  de  drogas  y/o  enzimas.  Estas  sensaciones  son  presentadas  a  través  de  un  sevomanipulador, un tipo de dispositivo montado sobre un brazo mecánico. 

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7.7.8 Astronomía    Dentro de los esfuerzos de investigación el más notable en este campo es el Sistemas Virtual de  Exploración Planetaria desarrollado por la NASA en el Ames Research Institute for Advanced  Computer Science (RIACS).  Las características de graduación de las realizaciones virtuales han estimulado a los astrónomos  a  empezar  a  construcción  de  una  galaxia  virtual  a  partir  de  los  datos  recogidos  a  lo  largo  de  muchos años. El escenario virtual proporciona a los investigadores los medios para visualizar el  sistema solar y otros sistemas, explorar y experimentar virtualmente con agujeros negros, súper  novas y asteroides.    

7.7.9 Eléctrica y electrónica    Aplicaciones  en  Ingeniería  Eléctrica,  como  la  Producción  y  distribución  de  energía,  es  un  proyecto  conducido  en  el  Frontier  Science  Laboratory  de  la  Universidad  de  Tokio,  para  la  empresa  Tokio  Electric  Power  Company.  El  proyecto  tiene  como  objetivo  la  visualización  de  simulaciones  concernientes  a  la  administración  de  plantas  de  energía,  así  como  a  la  red  de  distribución de esta empresa. El proyecto esquematiza los procesos de producción de la energía  y sus factores de control, y ayuda a integrar procedimientos esenciales de control en el sistema  de energía.     Este  prototipo  de  sistema  de  realidad  virtual  ayuda  a  la  Tokio  Electric  Power  a  monitorear  el  flujo de la energía eléctrica, así como el flujo de información, a través de sus masivas redes de  cómputo. Los desarrolladores emplean gafas y guantes en un ambiente inmersivo, trabajan con  imágenes tridimensionales de un esquema de red generado por computador. En lugar de tratar  de encontrar las conexiones débiles en la red de cables real, exploran la posibilidad de alertar a  los usuarios sobre los eventos que se avecinan.    El proyecto de la Tokio Electric Power no es el único de su tipo en Japón. Para la Chubu Electric  Power,  la  tercera  compañía  de  energía  eléctrica  en  Japón,  el  Instituto  de  Investigación  Mitsubishi (MRI) presenta algunas innovaciones interesantes cuyo propósito es la evaluación de  la  confiabilidad  de  las  redes  de  transmisión  en  los  apagones  y  la  afinación  del  proceso  de  recuperación  de  todo  tipo  de  fallas.  Se  emplea  una  estación  de  trabajo  de  ingeniería  como  plataforma  de  Realidad  Virtual  para  la  planeación,  la  simulación,  él  diagnostico  y  la  visualización de la entrada.     El  proyecto  de  la  Chubu  Electric  Power  incluye:  simulación  de  sistema  de  una  instalación  de  energía con efectos de visualización avanzada, confiabilidad del sistema de transmisión desde  el  punto  de  vista  del  cliente,  análisis  detallado  del  sistema  de  energía  y  la  manera  como  funciona; patrones de apagones, recuperación y la acción empleada para propósitos de control;  efectos a corto y largo plazo de las fallas que tiene el sistema de energía, desde la producción  hasta  la  distribución;  estructura  y  desarrollo  de  una  matriz  de  criterios  de  confiabilidad,  transferencias de capacidad desde sistemas vecinos y procedimientos de optimización.   

7.7.10 Turismo de Salón    La  más  avanzada aplicación  turista  es la  excursión virtual a  Marte  de  la NASA.  Los  paquetes  comerciales iniciales acomodaron vídeo de excursionismo para permitir a la persona convertirse  virtualmente en un pasajero, ciclista o conductor y recorrer el campo o bazar, para explorar una  cueva bajo el agua. Los efectos locales de sonido, que pueden incluir prácticas conversacionales  en idiomas locales elevaron la ilusión de presencia.  

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CAPÍTULO 8 ‐ EL MERCADO DE LA RV 

A pesar del tiempo que lleva este tipo de tecnología, en el mercado de la Realidad Virtual existe  aún un marcado interés en esta disciplina, existen algunos indicadores como son la aparición de  disciplinas  académicas  dedicadas  al  estudio  de  la  sociedad  virtual,  como  la  “ciberantropología”  (reconocida  como  disciplina  académica  en  1992),  la  multiplicación  de  eventos  académicos  dedicados  a  discutir  su  naturaleza  y  sus  áreas  derivadas,  como  los  seminarios,  jornadas,  Congresos Mundiales sobre este tema.     Así también el aumento en número de ensayos, paper, tesis académicas dedicadas al análisis de  este  amplio  entorno,  también  existen  nuevas  investigaciones  y  dispositivos  que  la  alienta  a  la  RV a  continuar.  Sus  temas  son  tan  variados  como la  creación  de aplicaciones, el  estudio  de  la  realidad  mixta,  realidad  aumentada,  dispositivos  hápticos,  entornos  virtuales,  juegos  de  realidad  virtual,  en  fin,  un  sinnúmero de  temas  técnicos.  Se  estudia además  la forma  cómo  se  plantean  los  temas  de  la  sociedad  real  en  la  sociedad  virtual,  como,  por  ejemplo,  las  percepciones y las interacciones de las aplicaciones que se desarrollan.      

8.1 Análisis de Tendencia de Google (Google Trends) 112    Con  el  análisis  de  Tendencias  de  Google,  se  puede  comparar  el  interés  del  mundo  en  temas  determinados,  en  Google  Trends,  las  cifras  mostradas  en  los  gráficos  reflejan  el  número  de  búsquedas  de  un  término  concreto  que  se  han  realizado,  en  comparación  con  el  total  de  búsquedas  realizadas  en  Google  a  lo  largo  del  tiempo.  No  representan  cifras  totales  del  volumen de búsquedas, ya que los datos se normalizan y se presentan en una escala del 0 al 100.  El  programa  solamente  refleja  los  resultados  de  los  términos  que  reciben  una  cantidad  significativa de tráfico de búsqueda de diferentes usuarios, si no se dispone de datos suficientes,  se muestra el valor 0. Los números que se muestran junto a los términos de búsqueda sobre el  gráfico son resúmenes ó totales.     Por  ejemplo,  supongamos  que  el  interés  por  el  término  “Realidad  Virtual”  aumentó  repentinamente durante el mes de julio en España. El sistema señala este pico como 100. Ahora  supongamos que el interés disminuyó considerablemente en septiembre, mes durante el cual el  siguiente  pico  más  elevado  fue  aproximadamente la  mitad  del  que se  registró  en  julio. En ese  caso, dicho pico se señalaría como 50, y así sucesivamente.    Los  gráficos  se  basan  en  datos  globales  de  millones  de  búsquedas  realizadas  en  Google  a  lo  largo del tiempo. Además, todos los resultados que se muestran en Estadísticas de búsqueda de  Google se generan de forma automatizada. Realizaremos varios análisis los cuales nos dará una  visión general de lo que pasa con la tecnología de realidad Virtual y los usuarios del Internet.                                                                  112

 Enlace para Google Trends: http://www.google.com/insights/search/#q=realidad%20virtual&cmpt=q 

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8.1.1 A.T. de Google para la frase “Virtual Reality”    Se analizó la frase “Virtual Reality”, la escala que se muestra se basa en la media del tráfico de  Internet en todo el mundo de la frase mencionada desde el año 2004 hasta la presente.   

Figura 81. Google Trends para “Virtual Reality”

  Como  podemos  apreciar  en  esta  gráfica  el  interés  de  la  sociedad,  en  búsqueda  de  temas  de  Realidad  Virtual  han  perdido  vigencia  en  los  últimos  años,  tal  como  lo  demuestran  las  búsquedas realizadas de los usuarios de Internet en este tema.   

Figura 82. Google Trends países de búsqueda de “Virtual Reality”

  Los diez países en donde más se realizan estas búsquedas son: India, Malasia, Pakistan, Estados  Unidos, Singapur, Filipinas, Australia, Nueva Zelanda, Sudáfrica, Corea del Sur. Los países se  encuentran  ordenados  en  importancia  del  número  de  búsquedas  realizadas.  Esto  nos  da  una  idea que aún existe intereses en estos países por el tema.     

8.1.2  A.T.  de  Google  de  la  frase  “Realidad  Virtual”  en  diversos  idiomas    Se  realizó  la  búsqueda  de  la  misma  frase  en  español  y  se  la  comparó  con  las  búsqueda  de  la  frase en Inglés, al igual que en el caso anterior la escala que se muestra se basa en la media del  tráfico de Internet en todo el mundo, desde el año 2004 hasta la presente.   

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Figura 83. Google Trends para “Virtual Reality” y “Realidad Virtual” 

  La línea en color azul muestra las búsquedas para “Virtual Reality”.  La línea en color rojo muestra las búsquedas para “Realidad Virtual”.    Se  realizaron  búsquedas  en  otros  idiomas  como  el  francés,  el  alemán,  el  hindi,  el  malayo,  el  chino, el coreano y no fueron tan representativas, por los que no se las incluye.   

8.1.3  A.T.  de  Google  de  “Virtual  Reality”  comparado  con  temas  relacionados    Se compare la frase “Virtual Reality”, con diversas frases relacionadas como: 3d virtual reality,  augmented  reality,  augmented  virtual  reality,  reality  games,  virtual  games,  virtual  online  games,  virtual  reality  games,  virtual  reality  life,  virtual  reality  online,  virtual  reality  sound,  virtual reality technology, virtual reality world y virtual world.     Los  únicos  resultados  visibles  de  estas  comparaciones  se  dieron  para  las  frases:  virtual  online  games y Augmented Reality, como se muestran gráficamente.    

  Figura 84. Comparación de Virtual Reality (azul) con virtual online games (rojo) 

 

Figura 85. Comparación de Virtual Reality (azul) con Augmented Reality (rojo) 

  Las dos frases mostradas gráficamente muestran incluso una tendencia al alza en comparación a  la frase “Virtual Reality”, especialmente la frase “Augmented Reality”.   

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8.1.4 A.T. de Google de otros tema de forma individual    Como  las  comparaciones realizadas  anteriormente  con  la  frase  “Virtual Reality”,  no  mostraban  valores relevantes de graficar según el Google Trends, y como se quiere analizar si estos temas  están  aumentando  o  disminuyendo  su  interés  a  nivel  mundial,  se  realizaron  análisis  de  la  tendencia  de  forma  individual,  con  frases  como:  entornos  virtuales,  realidad  aumentada,  mundos  virtuales,  mundos  virtuales  3D  y  otros.  Las  búsquedas  se  realizaron  en  inglés  (color  azul) y español (color rojo) dado que los otros idiomas no tienen porcentajes relevantes que se  pueda observar.   

Google Trends para Entornos virtuales    

Google Trends para Realidad aumentada   

Google Trends para Mundos virtuales   

Google Trends para Mundos Virtuales 3d   

  Google Trends para Juegos 3D  Google Trends para Realidad virtual 3D  Figura 86. Google Trends de temas relacionados

  Se puede apreciar que la tendencia de las búsquedas de entornos virtuales, son similares a la de  realidad Virtual y realidad virtual 3D, es decir en descenso. No así para la temática de realidad  aumentada y mundos virtuales 3D que tienen una tendencia creciente en los últimos 4 años y  han superado a las búsquedas de la Realidad Virtual.     

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Estado del Arte de la RV 

  Uniendo estas búsquedas en un solo gráfico para ver una comparación integrada tenemos:   

Figura: Comparación de Realidad Virtual, Realidad aumentada y Mundos virtuales 3D 

  La línea en color azul muestra las búsquedas de “Realidad Virtual”. (en descenso)  La línea en color rojo muestra las búsquedas de “Realidad aumentada”. (en aumento)  La línea en color amarillo muestra las búsquedas de “Mundos virtuales 3D”. (en aumento)  Las líneas de las otras frases no se ven reflejadas por los valores no son representativos.    

8.1.5 A.T. de Google con librerías y motores gráficos para RV    Existen  viarias  librearías  para  C,  que  se  utilizan  en  la  programación  de  la  Realidad  Virtual  como: OpenGL, Direct3D, ó también motores gráficos como: OGRE, 3D Irrlicht, JAVA 3D, VR  Juggler,  Alice,  OpenSceneGraph,  Iris  Performer,  Lightning,  MR  Toolkit,  World  Toolkit,  CAVELib, Virtools, Quest3D    Se realizaron varios análisis de tendencias de estas librerías y algunas no mostraban resultados  relevantes,  por  lo  que  fueron  excluidas  del  gráfico,  las  más  relevantes  fueron  Open  GL,  direct3D, java 3D, Ogre y virtools.   

Figura: Tendencia en Google de las búsqueda de la fase “Reality virtual” 

  Como  podemos  apreciar  estas  herramientas  estaban  en  auge  en  el  2004  hasta  el  2005,  pero  después  de  eso  su  interés  ha  estado  decayendo  año  a  año,  similar  al  interés  mostrado  por  el  tema de la Realidad Virtual. 

139 

CAPÍTULO 9 – INDUSTRIA DE LA REALIDAD VIRTUAL  

El Negocio de la Informática gráfica se puede a grandes pasos, según datos sobre inversión en  RV  que  fueron  presentado  en  (MACHOVER  Carl,  2000),  se  indica  que  un  factor  en  el  renacimiento de la RV fue el ingreso a mediados de los 90, de las pantallas capaces de mostrar  imágenes más grandes; con las imágenes tamaño pared, más usuarios podrían participar en la  misma  simulación.  Para  los  fabricantes  de  aplicaciones  de  RV,  estos  grandes  volúmenes  de  muestra eran muy caros y el mercado de RV se incrementó de $ 500 millones en 1996 a US $ 1,4  millones en 2000.    Siguiendo las tendencias de la industria en gráficos por computador, Machover predijo que la  RV 3D, crecería a una tasa anual del 21%, y estimó que para 2005 el mercado de RV alcanzaría $  3,4 mil millones.    

  Figura 87. Crecimiento en el tamaño de la industria VR desde 1993 al 2005  Fuente: Web de Librería online Wiley 

  La figura ilustra el crecimiento en el tamaño de la industria de RV, elaborado por MediaWiley  con datos tomados de los paper de (Donovan, 1993), y (Machover, 2000).    Carl  Machover,  también  indicó  que  los  ingresos  de  inversiones  en  Computación  Gráfica  provendrán  en  gran  medida  de  Internet  e  intranets;  se  estima  que  para  el  2005  se  tengan  ingresos de US$ 13.73 billones. Esto quiere decir que la Computación Gráfica generara mejores  ingresos al combinarse con Internet.    Los  negocios  relacionados  a  la  Realidad  Virtual  empezarán  a  desplazarse  de  una  industria  específica a una industria masiva e influirá en industria como la de los videojuegos, medicina,  ejército y aviación, pero la reducción de sus precios con el paso de los años ha permitido que  otras  industrias  tengan  también  acceso  a  esta  tecnología.  Esto  nos  permite  visualizar  que  los  negocios dejarán de enfocarse en ingeniería de gran escala, optimización de productos y uso en  la  industria;  y,  empezarán  a  dirigirse  a  mercados  de  consumo  masivo  y  al  sector  de  comunicaciones y servicio como el e‐commerce.  

141 

Estado del Arte de la RV 

  Uno  de  los  reportes  actuales  sobre  el  “Mercado  de  los  gráficos  para  PC”,  es  el  realizado  por  la  empresa Jon Peddie Research, JPR113, en el cual se indica que el crecimiento de la industria se  dará en un 7% aproximadamente.    

  Figura 88. Crecimiento del mercado de los gráficos desde 1974 al 2015.  Fuente: Jon Peddie Research 

  Este reporte indica que el crecimiento a través de la recesión ha sido lento, pero que ha habido  un  crecimiento,  este  ha  sido  impulsado  especialmente  por  los  campos  de  la  ciencia  y  el  entretenimiento.  De  cara  al  futuro,  la  industria  de  los  gráficos  de  computador  en  su  conjunto  podrá disfrutar de un crecimiento aún mayor que algunas de las industrias que lo componen,  en especial en el área de los efectos especiales en películas y televisión, juegos de ordenador, la  publicidad, y diseños de productos es una combinación de hardware y software avanzado.     Este mismo informe muestra cual es la proyección del mercado del 2011 al 2015. Muestra que el  total invertido en aplicaciones de CG tendrá un crecimiento de un 6.2% y que el total invertido  en hardware de CG tendrá un crecimiento de un 7.3%   

  Figura 89. Proyección de Total del Mercado H & S, de CG 2011 ‐ 2015  Fuente: Jon Peddie Research 

  Además  JPR,  indica  que  los  elementos  básicos  de  la  CG,  como  el  hardware  y  software,  tiene  industrias adyacentes, tales como las Universidades que enseñan CG y visualización de datos; y                                                              113

 http://www.jonpeddie.com 

142 

Estado del Arte de la RV 

los Laboratorios de Visualización Gráfica en donde se ha desarrollado todo tipo de objetos de  simulación, como aviones, automóviles hasta cepillos de dientes, teléfonos móviles.    Se  han  realizado  otros  estudios  sobre  el  “Consumo  de  los  sistemas  de  Realidad  Virtual”  y  sé  a  estimado  que  el  consumo  de  estos  sistemas  está  por  debajo  del  $1  billón,  mientras  que  la  industria de los videojuegos está por los $6 billones.     Las  películas  también  han  hecho  uso  de  la  Realidad  Virtual  para  entrar  a  otros  mundos,  los  museos usan grandes salas de teatro como parques de entretenimiento para evaluar los juegos  mecánicos,  se  estima  que  el  mundo  del  entretenimiento  está  obteniendo  este  gran  impulso,  gracias al apoyo que ha brindado esta tecnología.    De  acuerdo  con  un  estudio  realizado  por  la  empresa  Pearl  Research114,  en  el  2010  el  mercado  chino de video juegos en línea creció un 25%, a 5 mil millones de dólares y va a superar los 8  mil millones de dólares en 2014, esto dado por el fuerte aumento de ingresos de los principales  operadores de juego online en el país (Tencent, Netease, Shanda Games, Perfect World y Changyou),  lo que está impulsando el crecimiento en China en esta área.    Una  encuesta  desarrollada  por  la  Consultora  estadounidense  E‐Learning  24/7 115 ,  entre  500  usuarios de servicios y productos de formación online de todo el mundo, reveló que el 52% de  las  personas  busca  experiencias  de  Realidad  Virtual  y/o  Aumentada  en  los  procesos  de  formación  virtual,  al  considerar  que  ofrecen  potencia  no  sólo  a  los  cursos  sino  también  a  las  plataformas  LMS  (Learning  Management  System)  y  LCMS  (Learning  Content  Management  System)  en  su  conjunto.  “Hay que olvidarse de los mundos virtuales; la realidad aumentada muestra  una mayor capacidad de convertir una plataforma en una experiencia increíble para los usuarios finales.”  (Craig Weiss, CEO de E‐Learning 24/7)    Adicionalmente  existen  iniciativas  que  permitirán  que  esta  tecnología  se  diversifique  y  las  empresas  aprovechen  la  Realidad  Virtual  sin  tener  que  comprar  la  tecnología,  como  las  del  laboratorio  de  visualización  (VisLab),  en  el  Joshi  Research  Center  de  la  Wright  State  University116 de Ohio, permite a las empresas usar este laboratorio y sus potentes ordenadores  para simular los aspectos que necesiten de sus productos, y conocer así cómo funcionarían en  una  serie  de  situaciones  hipotéticas,  sin  tener  que  montar  un  escenario  real.  El  Joshi  Research  está alquilando el laboratorio de RV por 1.000 dólares al día.     Otra iniciativa es la presentada por la Compañía Oculus, que ha acudido a Kickstarter117, la más  grande plataforma de financiación del mundo para proyectos creativos, con el fin de conseguir  financiación  para  su  sistema  Oculus  Rift,  este  es  un  dispositivo  similar  a  unas  gafas  que  prometen  una  experiencia  de  Realidad  virtual  para  videojuegos.  Tanto  éxito  ha  tenido  esta  iniciativa, que en solo dos días de haber lanzado la petición, ya disponían de más de 1 millón de  dólares  y  aún  no  se  había  cerrado  el  tiempo  previsto  de  recaudación.  Los  interesados  para  obtener  un  prototipo  tendrán  que  donar  300  dólares  o  más  y  en  diciembre  de  2012  recibirá  el  dispositivo y un ejemplar del juego de Doom 3 BFG Edition, el primer juego de este sistema de  Realidad  Virtual.  La  iniciativa  cuenta  con  el  apoyo  de  algunas  de  las  grandes  compañías  del  sector  de  los  videojuegos,  como  Valve,  Epic  Games,  ID  Software.  Esto  permitirá  que  la  tecnología de RV llegue a usuarios finales a bajo costo.                                                                 Web de la empresa Pearl Research: http://www.pearlresearch.com/index.html   Web de la empresa E‐Learning 24/7: http://elearninfo247.com/  116 Web de Wright State University de Ohio: http://www.wright.edu/  117 www.kickstarter.com/projects/1523379957/oculus‐rift‐step‐into‐the‐game  114 115

143 

Estado del Arte de la RV 

9.1 La Academia y la Realidad Virtual    La  comunidad  Universitaria  siempre  ha  sido  generadora  de  conocimiento  y  motor  de  los  mercados, ya que entrega mano de obra calificada, basada en los requerimientos que esta tiene,  es  parte  del  rol  de  la  Universidades  entregar  a  los  estudiantes  de  Informática  Gráfica,  un  conocimiento pleno de las tecnologías que permiten la aproximación e interacción con mundos  virtuales,  así  como  también  conocimiento  de  las  nuevas  posibilidades,  y  el  horizonte  investigativo que se puede tener con estas tecnologías.    Veamos  con  datos  el  apoyo  de  la  academia,  en  la  enseñanza  de  la  Realidad  Virtual  y  otros  cursos relacionados, para este trabajo se creó una Base de datos de las Universidades que dictan  estos cursos, para el efecto se revisaron las web informativas de las primeras 100 universidades  del  Mundo  del  Ranking  de  Shanghái,  aunque  después  se  fueron  incluyendo  otras  universidades, se encontraron un total de 436 cursos que se impartía en RV como área central y  otras  áreas  directamente  relacionadas,  se  puede  apreciar  en  la  gráfica  que  la  mayoría  de  los  cursos  que  se  imparten  están  en  Norteamérica  y  Europa,  representando  un  68%  del  total  de  cursos dictados en el mundo, seguido por Asia con un 23%, estos tres continentes representan el  91% del total de cursos que se dictan en el mundo..    Africa Oceanía Número de  Sur América 2% 2% 5% Continentes  cursos  Norte  América  157  Norte América Asia 36% 23% Europa  140  Asia  102  Sur América  23  Europa 32% África  7  Oceanía  7   

Total general 

436  Figura 90. Cuadro de universidades que dictan cursos de realidad virtual  Fuente: Elaboración autora 

  Los cursos de Realidad Virtual, representan el 64,2% y la diferencia del 35,8% representan los  cursos relacionados directamente con el área en mención.    Curso  Curso  Continentes  RV  Relac.  Total 

 

África  Asia  Europa  Norteamérica  Oceanía  Sur América 

5  74  85  97  2  17 

2  28  55  60  5  6 

7  102  140  157  7  23 

Total general 

280 

156 

436 

Figura 91. Cuadro de cursos de RV vs curso relacionados Fuente: Elaboración autora 

 

144 

Estado del Arte de la RV 

Podemos apreciar que existen grandes posibilidades de desarrollar este tipo de conocimientos  en  países  que  están  ubicados  en  Sudamérica,  Centro  América  y  África,  ya  que  la  academia  ubicada en estos continentes, no se ha enfocando a estos temas aún.      

9.2  Universidades  y  sus  laboratorios  de  investigación  en  RV    Cuando  se  piensa  en  la  academia  como  motor  generador  de  nuevo  conocimiento,  se  hace  necesario pensar en la investigación como forma de mejorar, profundizar y generar ese nuevo  conocimiento. La investigación puede concebirse bien como la intención de mover la frontera de  algunos  de  los  saberes  o  bien  como  la  adquisición  y  el  acceso  a  esas  nuevas  formas  tanto  cognoscitivas  como  tecnológicas  que  permiten  de  una  u  otra  forma,  que  el  ser  humano  encuentre nuevas y mejores formas de solución a los problemas que aquejan a la sociedad.     Hablar de la RV es abrir un nuevo espacio de investigación, conocimiento y aplicación con el fin  de  encontrar  en  él  formas  absolutamente  innovadoras  para  que  la  comunidad  universitaria  empiece a buscar nuevas aplicaciones en el uso de las altas tecnologías, sus nuevas expresiones  y  tendencias,  y  sobre  todo  para  que  se  fortalezca  la  academia  no  solo  desde  el  plano  investigativo sino también desde el conocimiento en sí mismo y en el acceso a dicha tecnología.     Para  poder  realizar  investigación  en  Realidad  Virtual,  la  Academia  y  algunas  empresas  han  creado  laboratorios  en  donde  se  la  investiga  junto  a  sus  componentes,  para  esta  sección  de  trabajo  se  creó  una  Base  de  Laboratorios  que  investigan  sobre  la  Realidad  Virtual  y  sus  componentes, para el efecto se revisaron las web informativas de las primeras 100 universidades  del  Mundo,  se  ubicaron  los  laboratorios  de  procedencia  de  los  paper  presentado  en  diversos  eventos de RV, y otras fuentes de información.     De este análisis se puede observar que existe un mayor número de laboratorios de RV ubicados  en Europa y en segundo lugar en América del Norte, juntos representan el 91%.    América del  Oceanía Continentes  Institución 

 

América del Norte  América del Sur  Asia  Europa  Oceanía 

69  5  15  154  3 

1%

Norte 28%

América del Sur 2% Europa 63% Asia 6%

Figura 92. Laboratorio de RV Fuente: Elaboración autora 

  El solo hecho de poder acceder a la RV, interactuar con ella misma y encontrar sus bondades,  aplicaciones, utilidades, incluso sus fallas, nos permite avizorar un panorama investigativo y de  conocimiento  académico,  que  desde  todo  punto  de  vista  es  completamente  positivo  para  el  progreso de la vida académica universitaria.        

145 

Estado del Arte de la RV 

9.3 Eventos realizados de RV    Con el fin de determinar que tan difundida está tecnología y para esta sección de trabajo se creó  una Base de Eventos realizados sobre la Realidad Virtual y sus componentes, para el efecto se  revisaron  muchas  web  informativas,  tomándose  de  base  Siggraph,  Eurograph,  y  otras  fuentes  de  información.  Esta  BD  se  encuentra  en  el  Anexo  3  –  Eventos realizados sobre temas de  Realidad  Virtual.    En este mismo contexto se encontró que se han desarrollado 157 eventos para dar a conocer los  avances y promocionar la RV    Continente  Eventos  100 África  2 

 

América del Norte  América del Sur  Asia  Europa 

43  14  30  68 

Total general 

157 

50 0 Africa

América  del Norte

América  del Sur

Asia

Europa

Figura 93. Total de eventos de Realidad Virtual Fuente: Elaboración autora 

  Estos  eventos  se  han  venido  realizando  desde  1992,  siendo  el  2011  el  año  que  más  eventos  se  realizó sobre esta temática, 15 en total (7 en Europa, 4 en Asia, 3 en América del Norte y 1 en  América del Sur). Incluso ya hay un evento programado para el 2013.   

Eventos realizados de RV 16

14

14 12

8

4 2

4

3

6

Figura 94. Eventos de Realidad Virtual por Año Fuente: Elaboración autora 

 

146 

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

2005

2004

2003

2002

2001

2000

1999

1998

1 1997

1994

1992

0

2 1996

2

1

1995

2

3

6

5

12

9

8

6

15

12

11

10

   

14 14

13

Estado del Arte de la RV 

9.4  Producción  intelectual  de  RV  con  datos  del  ACM  Simposio VRST    Pero la producción intelectual no se mide por el número de eventos realizados, se mide por el  número  de  publicaciones  que  las  Universidades,  Organismos  y  Empresas  ha  realizado  sobre  temas  relacionados  a  la  RV,  de  los  347.642  artículos  que  el  SIGGRAPH  tiene  en  su  Base  de  Datos, 4.416 artículos corresponden a temáticas relacionadas a la RV, esto representa solamente  el 1,27%, de todos los artículos publicados en relación a los gráficos.    En  el  ACM  Simposio  de  Virtual  Reality  Software  and  Technology  (VRST)  existen  195  instituciones registradas que han contribuido con 1431 paper en esta temática.    

 

Continentes 

# de  Paper 

# de  Instituciones 

África  América del Norte  América del Sur  Asia  Europa  Oceanía  Total ==> 

3  280  9  577  547  15  1431 

1  44  3  66  77  4  195 

Africa 0,21%

Oceanía 1,05%

America del  Norte 19,57%

Europa 38,23%

America del  Sur 0,63%

Asia 40,32%

Figura 95. Distribución de paper escrito sobre RV en el VRST del ACM  Fuente: Elaboración autora 

  En cada continente ha habido una producción intelectual diferente, revisemos estas cifras, Por  ejemplo en América del Norte, el país que más producción intelectual ha realizado es EE.UU.,  las  Instituciones  que  más  han  aportado  son  en  orden  de  importancia:  Virginia  Tech,  Georgia  Tech,  University  of  California,  University  of  North  Carolina,  University  of  California,  Davis,  University  of  Minnesota,  University  of  Illinois  at  Urbana‐Champaign,  University  of  Southern  California y University of Washington, estas representan el 56% de la Producción científica en  EE.UU.    América del Norte  Canadá 

16 

EE.UU. 

262 

México 

2 

262 300 200

 

100

16

2

0 Cánada

EE.UU.

México

Figura 96. Figura: Paper presentado en ACM VRST de América del Norte  Fuente: Elaboración autora 

  En Asia, los países que más producción intelectual ha realizado son Japón, China y Corea, las  Instituciones que más han aportado en Japón son en orden de importancia: Osaka University,  The  University  of  Tokyo,  Toyohashi  University  of  Technology,  Nara  Institute  of  Science  and  Technology  y  Oita  University.  En  China  son:  Chinese  Academy  of  Sciences  y  Zhejiang  University.  En  Corea  son:  Pohang  University  of  Science  and  Technology,  Electronics  and  Telecommunications  Research  Institute,  Korea  Advanced  Institute  of  Science  and  Technology, 

147 

Estado del Arte de la RV 

Information and Communications University y Korea Institute of Science and Technology. Estas  representan el 49% de la producción científica en Asia.    Asia  Japón 

190 

China 

114 

Corea 

111 

Hong Kong 

76 

Taiwán 

31 

Singapur 

23 

Israel 

14 

India 

7 

Tokio 

6 

Chipre 

3 

Tailandia 

2 

200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0

190

114

111 76

7

3

31

23

14

6

2

 

 

Figura 97. Paper presentado en ACM VRST de Asia Fuente: Elaboración autora 

  En Europa, los países que más producción intelectual ha realizado son Reino Unido, Alemania,  Francia  y  Suiza,  las  Instituciones  que  más  han  aportado  en  Reino  Unido  son  en  orden  de  importancia: University College London, University of Manchester y University of Nottingham.  En  Alemania  son:  Max‐Planck‐Institut  für  Informatik,  University  of  Münster  y  University  of  Tübingen. En Francia son: IRISA, Instituto de Ciencias de la Computación y sistemas aleatorios,  INRIA  y  Université  Bordeaux  1.  En  Suiza  son:  Swiss  Federal  Institute  of  Technology  y  University  of  Geneva.  Estas  representan  el  38,4%  de  la  producción  científica  en  Europa.  En  el  caso  de  España  es  la  University  of  Castilla  La  Mancha,  quien  más  producción  científica  ha  realizado en este tema.    Europa  Reino Unido 

135 

Alemania 

125 

Francia 

83 

Suiza 

48 

Austria 

36 

España 

34 

Italia 

21 

Suecia 

18 

Holanda 

11 

Noruega 

8 

Belgica 

5 

Polonia 

5 

Dinamarca 

4 

Grecia 

4 

Irlanda 

4 

Nueva Zelanda 

3 

Portugal 

135

140

125 120

100

83 80

60

40

48 36

34 21

20

5

11 4

4

4

0

3 

 

Figura 98. Paper presentado en ACM VRST de Europa Fuente: Elaboración autora 

 

148 

18 8

3

5

3

Estado del Arte de la RV 

En cuanto a las contribuciones en África vienen de University of the Witwatersrand de África  del Sur, las de América del Sur provienen de 3 Instituciones de Brasil (University of São Paulo,  Federal University of Pernambuco, Universidad de Fortaleza), y las contribuciones de Oceanía  provienen de 4 Instituciones ubicadas en Australia (University of South Australia, University of  New South Wales, Australian National University, University of Sydney).    Se  ha  logrado  determinar  que  Instituciones  son  las  que  investigan,  el  83%  de  la  producción  científica proviene de la Academia, el 13% de los centros de Investigación sin fines de lucro y el  4% de los Centro de Investigación de empresas.    Instituciones  Centro de  Investigación  Empresa  Universidad 

Centro de  Investigación 13%

25  8 

Empresa 4%

Universidad 83%

162 

 

Figura 99. Tipo de Instituciones que investigan en RV Fuente: Elaboración autora 

 

9.5 Producción intelectual de RV con datos de CORDIS    Con  el  fin  de  determinar  qué  proyectos  de  investigación  se  han  realizado  sobre  la  RV  y  sus  componentes,  de  que  países  son,  cuanto  te  ha  invertido  en  estos  proyectos,  se  revisaron  las  páginas  web  de  CORDIS  (Servicio  de  Información  Comunitario  sobre  Investigación  y  Desarrollo)118 ,  que  es  la  plataforma  de  información  dedicada  a  las  actividades  europeas  de  investigación y desarrollo (I+D) y a la transferencia de tecnología, el CNRC (Consejo Nacional  de  Investigación  de  Canadá)119 en  donde  se  encuentran  las  publicaciones  y  memorias  de  las  investigaciones  de  este  país;  y  de  NSF  (Fundación  Nacional  para  la  Ciencia) 120 ,  que  es  el  organismo creado para promover el progreso de la ciencia, la salud nacional, la prosperidad y el  bienestar de EE.UU.    Por la facilidad presentada por la web para la búsqueda de información se creó una Base de los  Proyectos de Investigación en RV que CORDIS ha financiado, para el efecto se revisó la web de  Cordis,  se  seleccionó  los  proyectos  que  cumplían  con  nuestro  requerimiento,  se  revisaron  en  detalle  cada  uno  de  los  proyectos  y  se  visitaron  las  web  informativas  del  organismo  y/o  universidad  que  desarrollaron  el  proyecto.  Es  de  indicar  que  algunos  proyecto  no  son  integralmente de RV, solo contienen algunos componentes de ella.     De esta BD podemos indicar que los Programas, proyectos, movilidad para transferencia de la  tecnología y eventos financiados por CORDIS en RV, corresponde a los siguientes países: Reino  Unido, Alemania, Francia e Italia que corresponde al 55,3% del total de proyectos realizados en  Europa sobre esta temática.      Siendo Fraunhofer‐Gesellschaft Zur Foerderung der Angewandten Forschung e.v, Cs Systemes  Dʹinformation sa y Universite de Geneve, las Instituciones que más financiamiento ha obtenido.                                                               Web de Servicio de Información Comunitario sobre Investigación y Desarrollo, Europa: http://cordis.europa.eu/   Web del Consejo Nacional de Investigación, Canadá: http://www.nrc‐cnrc.gc.ca/eng/index.html  120 Web de Fundación Nacional para la Ciencia, EE.UU.: http://www.nsf.gov/  118 119

149 

Estado del Arte de la RV 

Países 

Reino Unido  Alemania  Francia  Italia  Otros 

142  132  131  93  402 

 

Figura 100. Programas, Proyectos y Eventos en RV financiado por CORDIS  Fuente: Elaboración autora 

 

 

Los proyectos de RV se han ejecutado desde 1986, la gráfica siguiente, nos muestra el número  de proyectos que se han ejecutado a lo largo del tiempo, como podemos apreciar es el 2004, en  donde  se  han  iniciado  la  ejecución  de  un  mayor  número  de  proyectos  de  RV,  seguido  por  el  2006, 2005, 2010, 2011, en ese orden.    

Figura 101. Proyectos financiados de RV por año Fuente: Elaboración autora   

Estos proyectos tienen un tiempo de duración promedio de 34 meses, y una inversión promedio  de  3.738.560,94  euros.  La  Inversión  total  de  este  tipo  de  proyectos  asciende  a  2.411.371.805,00  euros, siendo el 2004 el año que más inversión se realizó, alcanzando un valor de 677.348.309,00  euros,  seguido  por  los  años  2000  y  2006.  Conocemos  que  en  el  2010  y  2011  iniciaron  un  gran  número de proyectos sin embargo el monto de inversión de estos proyectos ha sido menor.   

Figura 102. Monto de financiamiento de los proyectos de RV por año  Fuente: Elaboración autora 

 

150 

Estado del Arte de la RV 

  Los  proyectos  mencionados  tienen  diferentes  estados,  algunos  de  estos  proyectos  han  concluidos,  otros  se  encuentran  en  ejecución,  otros  han  sido  aceptados  por  CORDIS,  pero  no  han empezado su ejecución.     Estado de los proyectos 

Aceptado no ejecutado  Concluido  Ejecución 

31  685  187 

 

Figura 103. Estado de los Proyectos Fuente: Elaboración autora 

  No  se  pudo  determinar  a  qué  áreas  industriales  pertenecían  los  proyectos  de  Cordis,  hubiera  sido interesante conocer cuanta inversión se ha realizado para software de apoyo a la medicina,  aviación,  psicología,  química,  otras.  También  hubiera  sido  interesante  conocer  cuánto  de  la  inversión realizada fue para hardware, Software, y pago de personal.      

151 

CAPÍTULO 10 ‐ OPORTUNIDADES PARA APLICAR LA  RV EN ECUADOR Y LATINOAMÉRICA 

  En América Latina, universidades de países como Brasil, México, Colombia y Venezuela poseen  laboratorios dedicados a estudios en este campo, en busca de nuevos avances en la tecnología  que  puedan  tener  repercusiones  sociales,  económicas  y  culturales.  Brasil  y  México  son  de  los  países  que  han  realizado incipientes  producciones  científicas,  el  resto  de  países  son  por  ahora  solo seguidores de esta tecnología.    En  la  Universidad  Nacional  Autónoma  de  México  UNAM,  existe  el  Observatorio  de  Visualización  iXtli;  una  sala  de  alta  tecnología  diseñada  para  visualizar  y  simular  objetos  e  imágenes  en  3D,  mediante  un  sistema  de  realidad  virtual  inmersiva.  121  Posee  una  pantalla  curva  especialmente  diseñada  para  realzar  las  representaciones  de  los  proyectos  de  investigación.    Por otro lado, la Universidad EAFIT122 en Colombia también goza de un laboratorio de realidad  virtual  creado  con  el  fin  de  promover  la  aplicación  de  la  tecnología  de  realidad  virtual  en  diferentes áreas del saber, que permita la participación tanto de la academia como del área de la  investigación y desarrollo. Tiene algunos proyectos en curso como el Túnel de viento Virtual, el  Simulador  de  Cirugías,  el  de  Telepresencia  y  el  de  Rehabilitación  Motora  usando  Realidad  Virtual.    En Venezuela, en la Universidad Central de Venezuela, UCV, también existe un Laboratorio de  Realidad Virtual, en la Facultad de Ciencias. El proyecto líder en el laboratorio de RV consiste  en  un  quirófano  virtual  que  funciona  como  un  servicio  de  la  unidad  de  traumatología  del  Hospital Clínico Universitario, dentro de la misma UCV.123    Actualmente  en  el  Ecuador  existen  centros  de  diversión  de  juegos  computarizados  y  algunos  incipientes  simuladores  para  niños  y  jóvenes,  pero  ninguna  de  las  Universidades  del  país  cuenta con un Laboratorio de Realidad Virtual.    En cuanto a la empresas y el área de computación, según la Superintendencia de Compañías de  Ecuador 124 ,  en  el  2011  existían  633  empresas  en  el  sector  software  (277  microempresa,  117  pequeña,  16  medianas  y  3  grandes).  Según  Aesoft,  estas  empresas  en  su  mayoría  tiene  problemas internos en cuanto a cumplimiento de contratos, los expertos del sector informático  estiman  que  se  generan  incumplimientos  en  al  menos  el  90%  de  los  cronogramas  de  las  empresas, generando por lo tanto insatisfacción del cliente, y una baja calidad en el desarrollo 

                                                             Web de Observatorio de Visualización iXtli: http://www.ixtli.unam.mx/   Web de Universidad EAFIT: http://arcadia.eafit.edu.co/  123 Web de la Universidad Central de Venezuela: http://caibco.ucv.ve/caibco/caibco/Noticias/Quirofano.htmh  124 Web de la Superintendencia de Compañías de Ecuador: www.supercias.gov.ec   121 122

153 

Estado del Arte de la RV 

software, lo que representa una oportunidad para las Universidades de fortalecer este sector y  de crear nuevas áreas de desarrollo.    En cuanto a la distribución geográfica de estas empresas, 49% de las empresas se encuentran en  Quito (Capital de Ecuador), 37% en Guayaquil, y 6% en Cuenca. Las 3 principales ciudades de  Ecuador, generando alrededor de 7200 puestos de trabajo, 36% directos, 55% indirectos y 9% a  destajo. Según datos de la Agencia ecuatoriana de Software, AESOFT, en el 2011 se facturaron  $250  millones,  de  las  cuales  $32  millones  software  de  exportación,  aún  así  no  se  cubren  la  demanda local de software a completa satisfacción de los clientes.     En la Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL), la Universidad número 1 de Ecuador, en  su  Centro  de  Investigación  y  Tecnología  de  ESPOL,  CTI,  ha  explorado  potenciales  temas  de  Investigación,  desarrolló  una  aplicación  de  Realidad  Aumentada,  que  consiste  en  un  libro  de  enseñanza  primaria,  el  cual  incluye  animaciones  que  se  activan  con  los  códigos  QR.  Esta  naciente investigación avizora la oportunidad de plantear la implementación de un Laboratorio  de Realidad Virtual, para impulsar la investigación en esta área en la Universidad.     No  obstante  este  panorama  positivo,  el  sector  enfrenta  dificultades,  es  evidente  que  quien  desarrolla  software  debe  adoptar  algún  mecanismo  de  creación  y  de  diversificación  para  aprovechar  las  tendencias  mundiales  en  esta  área,  (AESOFT  2011).  Esto  representa  oportunidades para el sector de Computación gráfica y específicamente la Realidad Virtual, una  forma de diversificación de la empresas en temas no tradicionales y de mucho auge mundial.    Se recomienda que la industria y la academia trabajen en conjunto para definir una estrategia  para formar talento humano acorde a las necesidades actuales del mercado, aprovechando que  la Industria del software fue declarado en el 2011, por el Gobierno actual del Ecuador como un  sector  estratégico  en  la  economía  nacional,  convirtiéndose  en  uno  de  los  sectores  priorizados  por la agenda de transformación productiva.     Para poder abordar la Realidad Virtual en Ecuador se tendría que comenzar por explicar que es  la misma, para que sirva, como podríamos utilizarla y cuáles serían sus beneficios. Esto podría  lograrse  atrayendo  a  uno  de  los  eventos  importantes  que  se  dan  en  esta  área  como  es  el  Siggraph,  dictando  talleres  y  seminarios  en  diversas  Instituciones  a  personas  interesadas.  Se  podría reforzar las áreas de diseño gráfico y animación, las áreas de programación, a personas  que tenga conocimiento básico sobre las aplicaciones y programas con que se podría trabajar la  Realidad Virtual. Esto sería tanto para alumnos como para profesores.    Cuando esta se empiece a emplear, y se tenga personas capacitadas, o por lo menos un staff de  profesionales,  se  debería  diseñar  algún  tipo  de  herramienta  que  sirva  como  medio  de  promoción y que se lo pueda promocionar en las diversas Instituciones a nivel nacional.    Con  personal  capacitado  se  podría  presentar  también  ideas  de  proyectos  en  las  convocatorias  nacionales  con  el  fin  de  realizar  Investigaciones  para  el  desarrollo  de  diversos  sistemas  informáticos  que  generen  en  tiempo  real  representaciones  de  la  realidad,  aprovechando  los  costos  descendientes  de  la  tecnología,  como  los  cascos,  guantes  necesarios  para  poder  interactuar  con  ella,  aprovechando  las  últimas  tendencias  como  son  el  amplio  número  de  dispositivos móviles.    Se  podría  también  aplicar  la  RV  en  el  país  para  preservar  el  patrimonio  cultural  que  Ecuador  posee, y por ende su historia. Se podrían desarrollar aplicaciones de simulación, de animación y  de  videojuegos  para  aprovechar  el  conocimiento  de  los  estudiantes  de  la  carrera  de  Diseño 

154 

Estado del Arte de la RV 

gráfico  y  de  informática.  El  punto  importante  pasa  a  ser  entonces:  ¿En  qué  ámbitos  trabajar?,  ¿qué  aplicaciones  pueden  tener  más  sentido  o  resultan  más  útiles,  ya  sea  por  tener  un  mayor  impacto o por beneficiar a más personas?    Si  la  RV  se  incluye  como  herramienta  de  trabajo  de  los  docentes  facilitaría  la  explicación  de  conceptos  complejos  o  abstractos,  esta  motivación  añadida  para  el  alumno,  le  animaría  a  aprender  y  continuar  explorando  el  mundo  virtual,  mientras  observa  y  escucha  al  mismo  tiempo.     Sin  ninguna  duda,  la  incorporación  de  la  Realidad  Virtual  supondrá  un  salto  cualitativo  muy  importante en el aprendizaje de disciplinas o áreas de conocimiento, especialmente en aquellas  en las que resulta difícil visualizar los procesos estudiados, la utilización de modelos virtuales  permite  obtener  un  sentido  del  espacio  3D  del  que  carece  cualquier  otro  sistema  de  representación  gráfica,  un  Mundo  Virtual  permitiría  explorar  y  comparar  dos  procesos  diferentes  que  generan  el  mismo  resultado,  y  así  contrastar  el  beneficio  de  cada  proceso.  esto  podría ser un punto de inicio en el desarrollo de esta tecnología en el país.      

155 

 

CAPÍTULO 11 ‐ CONCLUSIONES  

  La  Realidad  Virtual  usa  el  computador  y  otros  elementos  coordinados  por  ella,  para  la  simulación  dinámica  y  tridimensional  con  alto  contenido  gráfico,  acústico  y  táctil.  En  esta  simulación el usuario ingresa a mundos aparentemente reales, resultando inmerso en ambientes  de  origen artificial,  al  delimitar  lo que  comprende  la  RV  se  evidencia que  no  solo  la Realidad  Virtual Total es centro de estudio.    Adquirir  este  tipo  de  tecnología  es  costoso,  la  única  forma  para  acceder  a  ella  (además  de  la  compra directa) es a través de proyectos de investigación, que no solo la adquieran sino que se  comprometan  a  mostrar  las  posibilidades  y  los  horizontes  que  estas  formas  tecnológicas  permiten.  Pero  el  no  disponer  de  equipos,  no  es  excusa  para  no  participar  del  mundo  de  la  Realidad Virtual, existen laboratorios que alquilan sus equipos por día que pueden ser usados  para probar las aplicaciones, sin necesidad de realizar grandes inversiones; así como también,  existen equipos que nos permiten vivir la experiencia con costos asociados no tan elevados.    Cabe indicar que existe un interés generalizado a nivel mundial que espera que esta tecnología  por fin despegue, un ejemplo de ello es el proyecto de gafas “Oculus Rift” de realidad virtual  para  PC,  esto  nos  parece  indicar  que  está  creciendo  el  interés  en  la  evolución  de  sistemas  comerciales,  orientados  al  mercado  de  PC,  lo  que  permitirá  que  el  usuario  no  especializado  tenga acceso a este.    Existen  muchos  tipos  biocontroladores  que  han  sido  analizados  en  este  documento  como  los  sensores  que  toman  los  movimientos  del  cuerpo  como  señales  de  control,  controladores  musculares que capturan y trazan señales de la actividad eléctrica de los músculos, dispositivos  de fuerza, etc., así como software que le permite interactuar con los Sistema de RV.     Los  usos  de  la  RV  han  sido  muy  dispares,  aunque  los  más  usuales  son  la  investigación  y  la  simulación, con la excepción de las aplicaciones militares, la mayoría de las investigaciones de  realidad  virtual  y  el  desarrollo  de  productos  de  realidad  virtual  están  siendo  realizados  por  pequeñas  empresas  en  formación,  exceptuando  grupos  universitarios  o  extensos  grupos  de  expertos.  La  mayoría  de  las  compañías  involucradas  activamente  en  la  investigación  y  el  desarrollo de tecnologías de realidad virtual emplean menos de 10 personas.    Desgraciadamente  la  experiencia  virtual  nunca  será  experiencia  real,  incluso  con  toda  la  tecnología  del  mundo,  una  persona  que  no  puede  caminar,  todavía  no  puede  hacerlo.  En  cualquier caso, una experiencia virtual cuidadosamente diseñada puede aproximar en la mente  de  una  persona  la  participación,  proporcionar  un  sentido  de  control  sobre  el  entorno,  aunque  sea virtual y facilitar, en gran medida los procesos de aprendizaje y entrenamiento.    Existen diversos riesgos asociados a la RV, uno de ellos es “la evasión” que ofrece al permitirnos  ingresar a nuevos mundos, nos saca temporalmente del mundo actual, lo cual puede ser nocivo 

157 

Estado del Arte de la RV 

si se abusa, puede generar dependencia hacia lo que queremos tener, y este probablemente no  coincida con nuestra realidad. Existen otros efectos colaterales físicos asociados a la experiencia  prolongada  de  sistemas  de  RV,  los  síntomas  incluyen,  entre  otros,  náuseas,  fatiga  visual  y  desorientación espacial.    Para  concluir  hay  que  indicar  que  la  realidad  virtual  dará  mucho  que  hablar  aún  y  que  esta  depende de la relación entre la investigación, la aplicación y el desarrollo tecnológico. Así como  también de la unión de fuerzas entre la Universidad, empresa y gobierno.   

158 

Estado del Arte de la RV 

                                   

ANEXOS       

159 

Estado del Arte de la RV 

 

Anexo 1 ‐ Listado de Mundos Virtuales en línea (MUVEs)     Según criterios de Betsy Book (Virtual Worlds Review), estos se clasifican en:    PARA NIÑOS     

Disney’s  Toontown  Mokitown  Virtual Magic  Kingdom  Whyville 

   PARA JÓVENES              

Coke Studios  Dubit  Habbo Hotel  The Manor  The Palace  Playdo  Second Life for Teens  The Sims Online  Sora City  There  TowerChat  whyrobbierocks.com  Yohoho! Puzzle Pirates 

  DE 20 A 30 AÑOS                   

Active Worlds  Cybertown  Dreamville  The Manor  Moove  Muse  The Palace  Second Life  The Sims Online  Sora City  TowerChat  There  Virtual Ibiza  Voodoo Chat  VP Chat  VZones  Worlds.com  Yohoho! Puzzle Pirates 

  PARA MÁS DE 40      

The Manor  Moove  The Palace  There  Traveler 

  PARA FORMADORES  

Active 

   

Worlds  Cybertown  Muse  Second Life 

  PARA NOVATOS              

Coke Studios  Dubit  Habbo Hotel  Playdo  The Sims Online  There  TowerChat  Virtual Magic  Kingdom  VP Chat  VZones  whyrobbierocks.com  Whyville  Yohoho! Puzzle Pirates 

  PARA ARTISTAS   Active Worlds   Cybertown   Muse   Second Life   There   Worlds.com    PARA ACCESO TELEFÓNICO   Coke Studios   Dubit   Habbo Hotel   The Manor   Mokitown   The Palace   Playdo   TowerChat   Traveler   Virtual Ibiza   Voodoo Chat   VP Chat   VZones   Whyville   Worlds.com    PARA ANCHO DE BANDA      

Active Worlds  Cybertown  Disney’s Toontown  Dreamville  Moove 

 

161 

 Muse   Second Life   VP Chat   Voodoo Chat   Worlds.com   Yohoho! Puzzle Pirates   The Sims Online   There   Yohoho! Puzzle Pirates    ACCESO GRATUITO                                       

Active  Worlds  Coke Studios  Dreamville  Dubit  Habbo Hotel  Mokitown  Moove  Muse  The Palace  Playdo  Second Life  Sora City  There  TowerChat  Traveler  Virtual Ibiza  Virtual Magic  Kingdom  Voodoo Chat  whyrobbierocks.com  Whyville  Worlds.com  Yohoho! Puzzle Pirates  Para Mac  Coke Studios  Dubit  Habbo Hotel  The Manor  Mokitown  The Palace  Playdo  Second Life  TowerChat  Virtual Ibiza  VZones  whyrobbierocks.com  Whyville  Yohoho! Puzzle Pirates

Estado del Arte de la RV 

Anexo  2  –  Comparativo  de  características  y  precios  de  componentes relacionados con RV    HDM (Head ‐ Mounted Displays)    Modelo  FOHMD  dVISOR  VFX1  CyberEye 

Compañía  CAE‐Electronics  Division  FORTE Technologies  General Reality 

Resolución 1000x1000  345x259  428x224  420x230 

Rango de Visión 127Hx66V  105Hx41V  46Hx35V  22.5Hx17V  120Hx90V, 60%  overlap  60diag up to 60x100  100Hx30V, 100%  overlap  40Hx30V  140H, 100% overlap  84H x 65V  61H x 46V  84H x 65V  80deg  ~52deg  ~52deg  45Hx32V, 100%  overlap 

Display  Fibra óptica  color LCD  color LCD  color LCD 

Precio $250,000  $5000  $695  $1995 

SenseCover cx2 

IMP ART 

400x300 

color LCD 

$8700 

Sim Eye 60 

Kaiser Electro‐optics 

1280x1024 

color CRTs 

$135,000 

Vim 1000pv 

Kaiser Electro‐optics 

2340x230 

color LCD 

$6,495 

Vim 500pv  Cyberface 2  MRG 2.2  MRG 4  MRG 3c  Datavisor 80  Datavisor HiRes  Datavisor VGA  HMSI Model  1000 

Kaiser Electro‐optics  LEEP  Liquid Image  Liquid Image  Liquid Image  nVision  nVision  nVision 

780x230  479x234  240x240  480x234  768x556  up to 1280x1024  up to 1280x1024  640x480 

color LCD  color LCD  color LCD  color LCD  color LCD  color CRT  color CRT  color CRT 

$2,495  $8100  $3,495  $2,195  $5,500  >$100,000  $24900  $24900 

RPI 

450x240 

color LCD 

$5000 

780x230 (180Kp) 

56deg 

color LCD 

$899 

180Kp 

30deg 

color LCD 

113Kp 

23deg 

color LCD 

479x234 

63H, 100% overlap  40Hx30V, 100%  overlap  40Hx30V, 100%  overlap  60  55deg 

color LCD 

$799 ‐ w/ tracking  $599 just video  $599 ‐ w/ tracking  $399 just video  $5000 

mono CRT 

$56000 

color CRT 

$87000 

color LCD  color CRT 

$7900  $19,900 

PID P1 

VictorMaxx  (Descontinuado)  Virtual I/O  (Descontinuado)  Virtual I/O  (Descontinuado)  Virtual Reality 

PID 131 

Virtual Reality 

1280x1024 

PID 133 

Virtual Reality 

1280x1024 

VR4  FS5 

Virtual Research  Virtual Research 

742x230 (170Kp)  800x600 

CyberMaxx 2.0  i‐glasses!(Pro)  i‐glasses!(Home) 

   

Displays    Rango de vision  90‐100H, 100%  overlap  90‐100H, 100%  overlap 

dual color CRTs 

$74,000 

color CRTs 

$74,000 

720x240 

70H 

color LCD 

$15,000 

Liquid Image 

640x480 

40deg diag 

greyscale 

$3495 

Virtual  Binoculars 

nVision 

up to  1280x1024 

60deg 

color CRT 

 

Private Eye 

Reflection  Technology 

720x280 

22Hx14V 

mono LED 

$500 

CrystalEyes 

StereoGraphics 

N/A 

N/A 

LCD shutter glasses 

$985 

SGS 

Tektronix 

N/A 

N/A 

passive glasses 

$1500 

Modelo 

Compañia 

Resolucion 

BOOM‐2C 

Fake Space Labs 

1280x1024 

BOOM‐3C 

Fake Space Labs 

1280x1024 

Cyberface3 

LEEP 

MRG 6 

162 

Display 

Precio 

Comentarios  display  counterbalanced  display  counterbalanced  pantalla  monoscopica  Pantalla sencilla para  un solo ojo.    Pantalla sencilla para  un solo ojo.  trabaja con monitores  SGI, PC  LCD adecuadamente 

Estado del Arte de la RV 

Modelo 

Compañia 

Rango de vision 

Resolucion 

Display 

Precio 

RSP110 

Virtual Vision 

300x200 

20H 

color LCD 

$700 

DK210 

Virtual Vision 

300x200 

60H, 100%  overlap 

color LCD 

$2900 

Comentarios  cerrada sobre el  monitor  pantalla sencilla para  un solo ojo  semitransparente  invisible 

   

Convertidores de Sonido 3D    Modelo  Convolvotron  Beachtron  Alphatron  Acoustetron II  Focal Point  Audio Architect  Audio Image  Sonic Architect  Audio Image  Sound Cube 

Compañía  Crystal River  Engineering  Crystal River  Engineering  Crystal River  Engineering  Crystal River  Engineering  Focal Point 3D  Audio  Visual Synthesis 

Entrada

Precio

Comentarios

4 canales 

$15,000 

Tarjeta de PC 

2 canales 

$1495 

Tarjeta Sintetizadora de PC 

2 canales 

$495 

Tarjeta de PC 

8 canales 

$11,995 

Sistema stand‐alone 

2 canales 

$1500 

Tarjeta Sintetizadora para Mac or PC 

2 canales 

$500 

Visual Synthesis 

2 canales 

$1500 

Sistema descubierto por SGI, Sun, DEC  Sistema descubierto por SGI, Sun, DEC, modelos de  absorción o reflexión. 

Visual Synthesis 

2‐8 canales 

$8000 

Manipulación de sonido en tiempo real. 

   

Dispositivos Haptic Feedback.    Modelo  Teletact II 

Compañia  ARRC/Airmuscle 

Feedback  Force 

Parte del Cuerpo  Dedos, mano 

Precio  $4900 

Interactor 

Aura Systems 

Tactile 

Chest 

$89 

DTSS X/10 

CM Research 

Tactile 

Piel 

$10,000 

TouchMaster 

Exos 

Tactile 

Dedos 

N/A 

Force ArmMaster  SAFIRE  Exoskeletal Master 

Exos  Exos  Sarcos 

Force  Force  Force 

shoulder, braso  Dedos,wrist  Dedos, mano 

N/A  N/A  $100,000 

Phantom 

SensAble Technologies 

Force 

Un dedo 

$19,000 

CyberTouch 

Virtual Technologies 

Tactile 

Tactools XTT1 

XTensory 

Tactile 

Mano (fingertips  y palma)  Piel 

Comentarios  30 bolsas de aire  Bobinas de voz,  para juegos.  pantalla de  temperatura  Bobinas de voz, 10  canales  5 DOF  11 DOF  10 DOF  6 DOF, buena  respuesta  Vibrotactile  actuators  10 actactores 

$14,800  $1500 

   

Gloves    Modelo  Dexterous Hand  Master 

Compañía 

Tipo 

Sensores 

Precio 

Comentarios 

Exos 

Mecánico 

20 

$15,000 

Preciso pero abultado 

5th Glove 

Fifth Dimension  Technologies 

Fibra óptica 

5 

$495 

 

Exoskeletal Hand  Master 

Sarcos 

Mecánico 

16 

N/A 

Invisible 

163 

Estado del Arte de la RV 

Modelo 

Compañía 

CyberGlove 

Virtual Technologies 

DataGlove 

Greenleaf Medical  Systems 

Tipo  Resiste  dobladuras 

Sensores  18 o 22 

Fibra óptica 

10 

Precio  $9,800 (18 sensores)  $14,500 (22 sensores) 

Comentarios  Comfortable  Antiguamente hecho  para VPL 

N/A 

   

DOF Mice y Wands.    Modelo 

Compañía 

Método 

Freq. 

DOF 

Laten. 

Tipo 

Bird 

Ascension 

Magnetic 

144Hz 

6 

12ms 

Mouse 

Alambre 

N/A 

N/A 

N/A 

Alambre 

30Hz 

3 

Alambre 

N/A 

N/A 

Cricket  CyberBat  CyberStic k 

Digital Image  Design  Forte  Technologies  General  Reality 

Precisión  0.1in,  0.5deg 

Precio 

Comentarios. 

$2695 

invisible 

Joystick  

N/A 

$99 

25ms 

Inertial 

0.1deg 

$99 

N/A 

Joystick  

N/A 

$99 

sensores de  declive  sensores de  declive  sensores de  declive 

   

Trackers de Posicionamiento y Orientación    Compañía 

Método 

Freq. 

DO F 

Laten . 

#Rcvr s 

Rang o 

Polhemus 

Magnetico 

30Hz 

6 

12ms 

2 

5ft 

Polhemus 

Magnetico 

30Hz 

6 

20ms 

2 

5ft 

FasTrak 

Polhemus 

Magnetico 

30Hz 

6 

4ms 

4 

10ft 

Flock  Of  Birds 

Ascension 

Magnetico 

144Hz 

6 

N/A 

30 

3ft 

FOB/10 

Ascension 

Magnetico 

144Hz 

6 

N/A 

30 

10ft 

VR‐360 

Angularis  Eshed  Science  & Technology  General  Reality 

Inercial 

500Hz 

3 

2ms 

1 

20ft 

0.1in,  0.5deg  N/A 

Ultrasonic 

100Hz 

3 

2ms 

1 

12ft 

Inercial 

30Hz 

3