Realidad Virtual
La realidad virtual es una representación 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.
Realidad virtual es un sistema tecnológico, basado en el empleo de ordenadores y otros dispositivos, cuyo fin es producir una apariencia de realidad que permita al usuario tener la sensación de estar presente en ella. Se consigue mediante la generación por ordenador de un conjunto de imágenes que son contempladas por el usuario a través de un casco provisto de un visor especial. Algunos equipos se completan con trajes y guantes equipados con sensores diseñados para simular la percepción de diferentes estímulos, que intensifican la sensación de realidad. Su aplicación, aunque centrada inicialmente en el terreno de los videojuegos, se ha extendido a otros muchos campos, como la medicina o las simulaciones de vuelo.
Actualmente Internet nos provee con medios para reunirnos con diferentes personas en el mismo espacio virtual. En este sentido Internet tiende a ser un mecanismo de tele presencia. Este medio nos brinda con espacios o realidades que físicamente no existen pero que sin embargo forman parte de nuestras formas de vida.
VRML es un acrónimo para Virtual Reality Modeling Language (Lenguaje para Modelado de Realidad Virtual). Técnicamente hablando, VRML no es un lenguaje para programar realidad virtual inmersiva ni tampoco un lenguaje de modelado. La realidad virtual inmersiva implica una experiencia tridimensional inmersiva y dispositivos externos como cascos o guantes digitales para lograr capturar otros sentidos diferentes al oído y a la vista. VRML no requiere o prevé una inmersión sensorial total. VRML provee un conjunto básico de primitivas para el modelaje geométrico tridimensional y tiene la capacidad de dar comportamiento a los objetos y asignar diferentes animaciones que pueden ser activadas por eventos generados por diferentes usuarios.
Un fenómeno que percibimos a través de los sentidos que se desarrolla en un espacio ficticio, en un paréntesis de la realidad. La Realidad Virtual es un sistema interactivo que permite sintetizar un mundo tridimensional ficticio, creándote una ilusión de realidad.
Virtual, en informática, significa 'algo simulado', creado por el ordenador para llevar a cabo determinado fin. La Realidad Virtual es considerada en muchos aspectos como el interface definitivo entre los seres humanos y el ordenador.
Básicamente consiste en simular todas las posibles percepciones de una persona, como los gráficos para la vista, sonido, tacto e incluso sensaciones de aceleración o movimiento. Todas estas sensaciones diferentes deben ser presentadas al usuario de forma que se siente inmerso en el universo generado por el ordenador, hasta el punto de dejar de percibir la realidad y ser engañado, sentirse transportado (al otro lado de la pantalla) como si de un universo nuevo se tratase.
Historia de la realidad virtual:
· Todo esto de la realidad virtual comenzó a finales de los 70´s como material para una clase de aviación en el departamento de defensa de los Estados Unidos, para hacer simulaciones de vuelo, practicando y no arriesgando vidas.
· Después de esto en 1982 Scott Fisher considerado uno de los "Padres Fundadores" de la realidad virtual y en 1985él creo el VISIOCASO más avanzado en la Nasa Ames Center, Por todas partes empiezan a surgir equipos de desarrollo trabajando en lo que era la tecnología de la realidad virtual, y se empiezan a ver los primeros resultados comerciales
· 1980: La Compañía Stereo Graphics hace las gafas de visión estéreo.
· 1982: Thomas Zimmerman patenta un Electro guante que invento mientras investigaba sobre como controlar con la mano un instrumento musical virtual.
· 1987: La compañía Inglesa Dimensión Internacional desarrolla un Software de construcción de mundos tridimensionales sobre P.C.
· 1988: Scott Foster inventa un dispositivo para la generación de sonido tridimensional.
· 1989: ATARI saca al mercado la primera máquina de galería de vídeo juegos con tecnología 3D. En ese mismo año Autodesk presenta su primer sistema de realidad virtual para P.C.
A partir de aquí entramos de lleno a la carrera comercial los sistemas de realidad virtual comienzan a popularizarse y muchos productos empiezan a invadir el mercado, en forma paralela se crea un cierto movimiento cultural conocido como el Cyber punk.
Los primeros albores de la Realidad Virtual pueden remontarse, según algunos autores, a distintas épocas, pero uno de los precedentes más claros es la industria del cine. Desde siempre la cinematografía ha intentado crear formatos de imagen y sonido que hiciesen creer al espectador que se encontraba formando parte de la escena. De este intento han surgido tecnologías como el Cinemascope o el más moderno Omnimax, así como sistemas de sonido del tipo del Dolby Surround.
A comienzos de los 70 se empezó a investigar como hacer más fácil el entendimiento hombre - computadora, para mejorar el rendimiento y obtener toda la potencia de estas máquinas, ya que mientras la capacidad y velocidad de los ordenadores aumentaba vertiginosamente, nuestra habilidad para comunicarnos con ellos, permanecía limitada por interfaces inadecuados.
Equipos utilizados para la realidad virtual.-
Para visión
La realidad virtual en el área de la visión trabaja básicamente con dos tipos de implementos: cascos y boom, este último es un equipo que consiste en un brazo mecánico que sostiene un display a través del cual al girarlo se puede observar el entorno del mundo virtual en el cual se está; debido a que su peso es soportado por el brazo mecánico y no por el usuario, como ocurre con el casco, este puede ser un equipo de mayor complejidad y contenido electrónico, lo cual se traduce en ventajas tales como la obtención de una mejor solución.
A continuación presentamos algunas características de estos equipos.
Visión estereoscópica:
Es la sensación de ver una determinada imagen en 3 dimensiones, esto se logra haciendo una representación igual para cada ojo de la imagen que se va a observar, estas representaciones son posteriormente proyectadas desde un mismo plano y separado a una distancia que está determinada por la distancia a la cual se encuentra el observador del plano de las imágenes. Desde este punto de vista, también existen equipos de visión monocular a través de los cuales se visualizan los objetos en la forma habitual.
Binoculares:
Son equipos que constan de una pantalla individual para cada ojo, para el funcionamiento de la visión estereoscópica, es necesario tener un equipo que tenga esta característica; para equipos de visión monoscópica esta característica es opcional. Así mismo, también existen equipos monoculares, los cuales constan de una sola pantalla para ambos ojos.
Para interactuar
En la actualidad la realidad virtual está haciendo uso de guantes y vestidos como medio para interactuar en un ambiente virtual, para lograr esto, estos dispositivos se comportan inicialmente como dispositivos de entrada que le permiten al computador conocer la ubicación del usuario dentro del ambiente virtual, así mismo, le permiten al usuario ubicarse en el medio e interactuar con él y en algunos casos recibir ciertos estímulos donde estos dispositivos se convierten en dispositivos de salida.
Algunas sensaciones o estímulos que se pueden recibir son:
· Sensación de estar sosteniendo un objeto que se ha cogido dentro del ambiente virtual, esto se logra gracias a unas almohadillas que se inflan en el guante y dan la sensación de percibir un peso.
· También se puede llegar a percibir la rugosidad y forma propias de objetos situados en el interior del ambiente virtual, lo cual se logra gracias a que algunos dispositivos tienen partes de aleaciones con memoria que tras variaciones en la temperatura toman formas que se les han practicado con anterioridad.
Para audición
Los audífonos son el equipo básico empleado para escuchar los sonidos propios de un ambiente virtual.
A continuación se presentan algunas variantes de estos equipos:
· Audífonos convencionales:
Son los 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.
· Convolvotrón:
Estos audífonos además de simular el sonido propio de los objetos, simulan la ubicación de los mismos dentro del ambiente virtual.
En la práctica de Realidad Virtual, muchos dispositivos de hardware son utilizados. La tecnología utilizada en Realidad Virtual puede ser clasificada en tres categorías o niveles
· Nivel de Entrada
Es el que utiliza un computador personal o estación de trabajo, e implementa un sistema "Windows on a World", es decir, la representación del mundo a través de la pantalla, como si se tuviera una "ventana al mundo"
· Nivel Básico
Cuando se agrega unas ampliaciones básicas de interacción (guante o Mouse 3D) y visión (Gafas estereoscópicas) Nivel Avanzado El siguiente paso en la tecnología de Realidad Virtual es un mejor despliegue de las gráficas y mejor manejo de información de entrada. Esto generalmente se logra con aceleradores de gráficas, e incorporación de procesadores en paralelo.
· Nivel Inmersivo
En este nivel, se han agregado al sistema de Realidad Virtual dispositivos más inmersivos, que le añaden realismo: HMD, Boom, feedback táctil...
El Visiocasco: (El usuario se lo coloca en la cabeza)
Este Visiocasco te impide lo que te rodea. Poniéndote una pantalla en cada ojo. Las imágenes que aparecen en las dos pantallas son ligeramente diferentes, de forma que el efecto es que el usuario puede ver un relieve.
Un mando con botones:
Apretando el botón se desplazara en la dirección en la que en ese momento este mirando. Un sensor de posición (esta en el visiocasco)
para identificar donde está viendo, el cual está conectado a la unidad de control, mide tu posición.
para identificar donde está viendo, el cual está conectado a la unidad de control, mide tu posición.
Tanto el visiocasco como el mando de control están conectados a una computadora.
Existen cinco mecanismos habitualmente empleados en las aplicaciones de la realidad virtual. Estos son:
· Gráficos tridimensionales (3D).
· Técnicas de estereoscopia: Esta técnica permite al usuario no solo percibir las claves de la profundidad, sino además ver la imagen en relieve. Esto se debe a que la imagen que percibe cada ojo es algo distinta lo que le permite al cerebro comparar las dos imágenes y deducir, a partir de las diferencias relativas
· Simulación de comportamiento: La simulación en el mundo virtual no está pre calculada la evolución, esta se va calculando en tiempo real.
· Facilidades de navegación: Es el dispositivo de control, que te permite indicar lo que quieres navegación, esto o realiza a través de un joystick o de las teclas de control del computador o también se puede cuando mueves la cabeza, en ese momento el sistema detecta el hecho y desplaza la imagen de la pantalla.
· Técnicas de inmersión: Consisten en aislarte de los estímulos del mundo real, al quedar privado de sensaciones procedentes del mundo real, pierdes la referencia con la cual puedes comparar las sensaciones que el mundo virtual produce.
Qué equipo se utiliza para crear Realidad Virtual
El equipo se divide en tres: factores de entrada, factores de salida y motor de realidad. Los factores de entrada toman la información del usuario y la mandan a la computadora, el guante y sensores de posición/orientación son un ejemplo. Los factores de salida sacan información de la computadora y la presentan al usuario, los displays del casco, bocinas son los ejemplos más usados. El motor de realidad es la computadora encargada de ejecutar el universo virtual.
El futuro en la Realidad Virtual
El futuro de un entorno de Realidad Virtual será algo parecido al Holodeck, un dispositivo en forma de habitación, que permite una visión de 360 grados, con imágenes estereoscópicas para todos los usuarios desde cualquier punto de vista, proporcionando una representación de cualquier circunstancia imaginable, que no se distinga del mundo real.
Tipos de realidad virtual
Existen diferentes tipos de realidad virtual, los cuales se describen brevemente a continuación:
· Sistemas inmersivos
Los sistemas inmersivos son aquellos sistemas donde el usuario se siente dentro del mundo virtual que está explorando. Este tipo de sistemas utiliza diferentes dispositivos denominados accesorios, como pueden ser guantes, trajes especiales, visores o cascos, estos últimos le permiten al usuario visualizar los mundos a través de ellos, y precisamente estos son el principal elemento que lo hacen sentirse inmerso dentro de estos mundos. Este tipo de sistemas son ideales para aplicaciones de entrenamiento o capacitación.
· Sistemas semi-inmersivos
Los sistemas semi-inmersivos o inmersivos de proyección se caracterizan por ser 4 pantallas en forma de cubo (tres pantallas forman las paredes y una el piso), las cuales rodean al observador, el usuario usa lentes y un dispositivo de seguimiento de movimientos de la cabeza, de esta manera al moverse el usuario las proyecciones perspectivas son calculadas por el motor de RV para cada pared y se despliegan en proyectores que están conectados a la computadora. Este tipo de sistemas son usados principalmente para visualizaciones dondese requiere que el usuario se mantenga en contacto con elementos del mundo real.
· Sistemas no inmersivos
Los sistemas no inmersivos o de escritorio, son aquellos donde el monitor es la ventana hacia el mundo virtual y la interacción es por medio del teclado, micrófono, mouse o joystick, este tipo de sistemas son idóneas para visualizaciones científicas, también son usadas como medio de entretenimiento (como son los casos de los juegos de arcada) y aunque no ofrecen una total inmersión son una buena alternativa de bajo costo.
Clasificación de la realidad virtual
Existen diversas formas de clasificar los actuales sistemas de realidad virtual. A continuación presentaremos una basada en el tipo de interfaz con el usuario. En ese caso pueden mencionarse:
Se han definido como sistemas de Realidad Virtual sin Inmersión.
Algunos sistemas utilizan un monitor convencional para mostrar el mundo virtual. Estos sistemas son conocidos como WOW (Windows on a World) y también como Realidad Virtual de escritorio.
Estos sistemas tratan de hacer que la imagen que aparece en la pantalla luzca real y que los objetos, en ella representada actúen con realismo.
Este enfoque se basa en la filmación, mediante cámaras de vídeo, de una o más personas y la incorporación de dichas imágenes a la pantalla del computador, donde podrán interactuar - en tiempo real – con otros usuarios o con imágenes gráficas generadas por el computador.
De esta forma, las acciones que el usuario realiza en el exterior de la pantalla (ejercicios, bailes, etc.) se reproducen en la pantalla del computador permitiéndole desde fuera 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.
El sistema comercial Manda la, de origen canadiense, se apoya en este tipo de enfoque.
Otra interesante posibilidad del mapeo mediante vídeo consiste en el encuentro interactivo de dos o más usuarios a distancia, pudiendo estar separados por centenares de kilómetros.
Este tipo de sistemas puede ser considerado como una forma particular de sistema inmersivo.
Los más perfeccionados sistemas de Realidad Virtual permiten que el usuario pueda sentirse "sumergido" en el interior del mundo virtual.
El fenómeno de inmersión puede experimentarse mediante 4 modalidades diferentes, dependiendo de la estrategia adoptada para generar esta ilusión. Ellas son:
a. El operador aislado
b. La cabina personal
c. La cabina colectiva (pods, group cab)
d. La caverna o cueva (cave)
Estos sistemas inmersivos se encuentran generalmente equipados con un casco-visor HMD. Este dispositivo está dotado de un casco o máscara que contiene recursos visuales, en forma de dos pantallas miniaturas coordinadas para producir visión estereoscópica y recursos acústicos de efectos tridimensionales.
Una variante de este enfoque lo constituye el hecho de que no exista casco como tal, sino un visor incorporado en una armadura que libera al usuario del casco, suministrándole una barra (como la de los periscopios submarinos) que permite subir, bajar o controlar la orientación de la imagen obtenida mediante el visor.
Esta tecnología vincula sensores remotos en el mundo real con los sentidos de un operador humano. Los sensores utilizados pueden hallarse instalados en un robot o en los extremos de herramientas tipo Waldo. De esta forma el usuario puede operar el equipo como si fuera parte de él.
Esta tecnología posee un futuro extremadamente prometedor. La NASA se propone utilizarla como recurso para la exploración planetaria a distancia.
La tele presencia contempla, obligatoriamente, un grado de inmersión que involucra el uso de control remoto, pero tiene características propias lo suficientemente discernibles como para asignarle una clasificación particular.
Al fusionar los sistemas de tele presencia y realidad virtual obtenemos los denominados sistemas de Realidad Mixta. Aquí las entradas generadas por el computador se mezclan con entradas de tele presencia y/o la visión de los usuarios del mundo real.
Este tipo de sistema se orienta a la estrategia de realzar las percepciones del operador o usuario con respecto al mundo real. Para lograr esto utiliza un tipo esencial de HMD de visión transparente (see trouhg), que se apoya en el uso de una combinadora que es 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.
En este sentido se percibe un prometedor mercado para los sistemas de Realidad Mixta en industrias y fábricas donde el trabajador debe llevar a cabo operaciones complejas de construcción o mantenimiento de equipos e instrumentos.
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.
