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Resumen
La
empresa debe permanecer atenta a los cambios tecnológicos, en particular
en las herramientas informáticas dada su rápida evolución.
En este articulo se abordan diversos aspectos sobre una tecnología
alternativa para aprender, adquirir habilidades y entretener, a una mayor
velocidad, en casi cualquier campo de acción, en cualquier lugar,
a un costo menor y con mínimo riesgo. Sobre esta prometedora tecnología
conocida como Realidad Virtual (RV) se analizan diversos aspectos conceptuales
e históricos de la misma, y se hace un breve análisis de
sus aplicaciones y potencialidades.
Introducción
El
desarrollo de nuevas tecnologías es cada vez más acelerado.
Algunas producen grandes impactos mientras otras no logran superar las
expectativas iniciales más simples. En este contexto, ¿Por
qué el desarrollo de la Realidad Virtual se presupone importante?.
Hay varias razones de orden sociológico, económico y practico
que permiten suponer que esta tecnología alcanzara una posición
relevante: un aumento explosivo de la información y de la complejidad
del mundo, que requiere de herramientas y personas con mayor destreza
en el manejo de variables múltiples, y con una rápida capacidad
de reacción. Pero al mismo tiempo, se requiere que el riesgo sea
mínimo para el individuo expuesto.
Un elemento indispensable para los hombres es la comunicación.
Dado el gran auge que han tenido los computadores, aparece la necesidad
de mejorar la comunicación entre ellos y sus usuarios, es decir,
intentar una comunicación más natural con la máquina.
Es en este escenario que surge el concepto de realidad virtual y los ambientes
virtuales, inicialmente como una interfaz hombre-máquina más
eficiente.
Realidad
Virtual: ¿Qué es y como evoluciona?
Definir
REALIDAD VIRTUAL (RV, o simplemente VR de su termino ingles Virtual Reality)
es difícil. Existen tantas definiciones como investigadores en
un área, que dada su reciente y rápida evolución
no han permitido tener una definición única. De este modo,
no resulta extraño que la realidad virtual resulte ser altamente
relativa para las diferentes personas y en las diferentes situaciones.
Realidad Virtual, cada una de las palabras que componen este termino resultan
ser conflictivas a la hora de buscarles una definición única
y exacta. No cabe duda que la realidad resulta ser altamente relativa
para las diferentes entidades que la viven; y que el termino virtual (que
tiene existencia aparente y no real), puede abarcar demasiado. Más
que tratar de dar la definición veremos un cumulo de
definiciones, donde cada una entrega una idea de lo que se debería
entender por realidad virtual:
Realidad Virtual es la experiencia de telepresencia, donde telepresencia
es la sensación de presencia utilizando un medio de comunicación.
Realidad Virtual es una manera mediante la cual los humanos visualizan,
manipulan e interactuan con computadoras y datos extremadamente complejos.
Realidad Virtual es un paso más allá de lo que seria la
simulación por computadores, tratándose más bien
de una simulación interactiva, dinámica y en tiempo real
de un sistema.
Realidad Virtual consiste en simulaciones tridimensionales interactivas
que reproducen ambientes y situaciones reales.
Realidad Virtual es un entorno de tres dimensiones sintetizado por computadora
en el que participantes acoplados de forma adecuada pueden atraer y manipular
elementos físicos simulados en el entorno y, de alguna manera,
relacionarse con las representaciones de otras personas pasadas, presentes
o ficticias, o con criaturas inventadas.
Realidad Virtual es un ambiente altamente interactivo donde el usuario
participa a través del uso de un computador en un mundo virtualmente
real. Es una simulación tridimensional por computadora durante
la cual el usuario resulta inmerso tan completamente que esta realidad,
de origen artificial, aparenta ser real.
Realidad Virtual es simulación por computadora, dinámica
y tridimensional, con alto contenido gráfico, acústico y
táctil, orientada a la visualización de situaciones y variables
complejas, durante la cual el usuario ingresa, a través del uso
de sofisticados dispositivos de entrada, a mundos que aparentan ser reales,
resultando inmerso en ambientes altamente participativos, de origen artificial.
Una nueva y sorprendente forma de navegar información.
Realidad Virtual es el medio que proporciona una visualización
participativa en tres dimensiones y la simulación de mundos virtuales,
siendo dichos mundos el elemento fundamental de un sistema de realidad
virtual. La realidad virtual es un entorno generado por computador en
el que los participantes pueden entrar físicamente e interactuar
con él desplazándose por su interior o modificándolo
de cualquier forma. En su forma más simple, un mundo virtual podría
estar compuesto por un edificio tridimensional por el que podríamos
desplazarnos, aunque sin modificar nada. Sin embargo, con el equipamiento
adecuado, los usuarios podrían ver, desplazarse e interactuar a
través de estos entornos gráficos generados por computador.
Existen
diversos términos para referirse al mismo concepto, tal es el caso
de "realidad sintética", mundos virtuales o ficticios"
y "ciberespacio", palabras diferentes, mismos significados,
idénticas indefiniciones.
Fig. 1: Al excéntrico Jaron Lanier se le atribuye el uso del termino
"realidad virtual".
Por regla general se reconoce que el termino Realidad Virtual fue acuñado
originalmente por Jaron Lanier, ex director de VPL Research, en 1989 (Myron
Krueger fue el primero en atribuírselo), para distinguir entre
simuladores y la experiencia de inmersión de realidad virtual,
aún que otros autores difieren de esta posición planteando
que ya en 1987 David Zelzer (Media Lab) utilizaba dicha expresión.
Aunque el origen exacto del uso de la expresión realidad
virtual es ambiguo, y más bien anecdótico, la cronología
del desarrollo de la misma es bastante más clara:
Aunque los dispositivos tradicionales de input-output con el computador
(Teclado, Mouse, Monitor, Joystick) ofrecen grandes facilidades para el
manejo de información, están limitados cuando las aplicaciones
van ganando en complejidad y sofisticación, como es el caso de
la realidad virtual que requiere de otros dispositivos para poder aprovechar
todo su potencial.
En 1958, la Philco Corporation desarrolla un sistema basado en un dispositivo
visual del casco, controlado por los movimientos de la cabeza del usuario;
algunos años después, Iván Sutherland y otros crean
el Casco Visor (Head Mounted Display, HMD) mediante el cual el usuario
podía examinar, moviendo la cabeza, un ambiente gráfico.
Morton Heiling inventa y opera el Sensorama.
En 1969, Myron Krueger crea ambientes interactivos que permiten la participación
de cuerpo entero, en eventos apoyados por computadores. Por aquel entonces,
diversos artistas ofrecían espectáculos que incluían
imágenes, sonidos, vibraciones y hasta olores, que junto con cámaras
que captaban sus movimientos sumergían al espectador en un mundo
irreal, reproducido en una pantalla gigante. Paralelamente, Frederick
Brooks, de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, trabajaba
en un proyecto para logra que los usuarios muevan objetos gráficos
mediante un manipulador mecánico.
Para fines de los 70, en el Media Lab del Instituto Tecnológico
de Massachusetts (MIT), se obtiene el Mapa Filmado de Aspen, EE.UU. una
simulación de vídeo de un paseo a través de la ciudad,
donde el usuario puede recorrer sus calles y edificios. Tom de Fanti fue
el inventor del Guante de Datos en 1976; aunque su diseño fue mejorado
posteriormente por Tom Zimmerman, dando origen al DataGlove, diseñado
originalmente para poder tocar una guitarra virtual o imaginaria. Aunque
fue Jason Lanier quien comenzó a creer y a divulgar las posibilidades
de las nuevas tecnologías y el que se hizo famoso en todo el mundo
al presentar en 1984 una versión mejorada del guante de datos para
la NASA. Ese mismo año, Michael McGreevy y sus colegas de la NASA
desarrollan Lentes de Datos, con los cuales el usuario puede mirar el
interior de un mundo gráfico mostrado en un computador.
Fig.
2: Los primeros cascos de RV eran bastante limitados técnicamente,
y algo incómodos de uso.
En los inicios de los 90, los sistemas de realidad virtual salen de los
ambientes de laboratorios en busca de aplicaciones comerciales, apareciendo
las cabinas de entrenamiento para pilotos de guerra, los conocidos simuladores
de vuelo, los recorridos virtuales, entre otras muchas aplicaciones.
En la actualidad, estamos aún en presencia del crecimiento y consolidación
de las técnicas y recursos de la realidad virtual, el cual ha sido
posible gracias al esfuerzo e interés combinado de científicos,
militares y visionarios, y porque no decirlo, al dinero de las empresas
que ven en ella una nueva y prometedora maquina de hacer dinero.
Realidad
Virtual: ¿Cómo identificarla?
Para
poder evaluar a un sistema realidad virtual como tal, es necesario que
cumpla con ciertos elementos, entre los que se destacan:
Simulación: simulación para modelar un sistema, cabe decir
que ésta tiene que ser lo suficientemente realista para convencer
al usuario. Es decir una simulación del modelo o del mundo a experimentar,
donde regirán una serie de reglas, no necesariamente iguales a
las de la vida real.
Interacción: interacción para tener control de la exploración
del sistema creado; de no existir esta interacción el sistema no
dejaría de ser una película o recorrido fijado a priori.
Para lograr la interacción existen diversas interfaces hombre-maquina,
que van desde teclado y mouse hasta guantes o trajes sensoriales. La interactividad
con el mundo virtual supone que el usuario pueda mover objetos (además
de a sí mismo) y modificarlos, y que tales acciones, produzcan
cambios en ese mundo artificial.
Percepción (Inmersión): la percepción viene a ser
el factor más importante, algunos sistemas de realidad virtual
se dirigirán principalmente a los sentidos (visual, auditivo, táctil)
por medio de elementos externos (Cascos de Visualización, Guantes
de Datos, Cabinas, etc.); otros trataran de llegar directamente al cerebro,
evitando así las interfaces sensoriales externas; y otros, los
más simples recurrirán a toda la fuerza de la imaginación
del hombre para experimentar una realidad virtual relativa. De este modo
el usuario puede creer que realmente esta viviendo las situaciones artificiales
que el sistema de realidad virtual genera. La característica de
percepción es asociada con el grado de inmersión que el
usuario siente.
Generación de imágenes: en un sistema de realidad virtual
las imágenes mostradas al usuario no se encuentran almacenadas
en ningún sitio, sino que son generadas dependiendo de la perspectiva
que pretenda observarse. Esto es debido a la total libertad de movimientos
que disfruta el usuario, y que hace imposible tener guardadas todas las
imágenes correspondientes a todos los posibles puntos de vista.
Los sistemas de realidad virtual poseen una base de datos con todos los
elementos que componen el mundo virtual, a partir de la cual, éstos
generan la información que se mostrara al usuario.
Tridimensionalidad: debe existir realmente una dimensión de profundidad,
similar a la que ofrecen los simuladores de vuelo. Para conseguir este
efecto de tridimensionalidad los objetos del mundo virtual deben tener
asociada una tercera dimensión que marque su profundidad en la
pantalla.
Los tres primeros elementos, a mi modo de ver, son imprescindibles en
cualquier sistema de realidad virtual, aunque algunos investigadores plantean
que las tres bases de la realidad virtual son las 3i (Interacción,
Inmersión e Imaginación).
Realidad
Virtual: Dispositivos Input/Output
A
través de los dispositivos de input/output (entrada/salida) se
facilita la comunicación hombre-máquina. A través
de los dispositivos de entrada el usuario puede transmitir sus órdenes
al sistema de realidad virtual, indicándole que desea desplazarse,
cambiar el punto de vista, o interactuar con algún objeto del mundo
vir-tual; y los dispositivos de salida, permiten que el usuario se sienta
inmerso en el mundo virtual creado.
En un sistema de realidad virtual no inmersiva, los dispositivos de entrada
necesarios pueden reducirse a un simple mouse, pero cuando se trata de
un sistema inmersivo, las cosas se empiezan a complicar. Hay que disponer
de sensores de posición para averiguar la dirección en la
que el usuario está miran-do y su posición relativa en el
mundo virtual. Simultáneamente, el sistema puede estar recibiendo
información de un guante de datos y pro-cesándola para mostrar
una representación de la mano del usuario o cibernauta dentro del
mundo virtual. Además, aun se debe resolver el pro-blema del desplazamiento
dentro de un entorno completa-mente tridimensional, utilizando dis-positivos
de entrada que fueron creados para aplicaciones bidimensionales (Mouse,
Joysticks, etc.). Por otro lado, los dispositivos de salida permiten al
usuario observar, oír, tocar, en resumen, vivir en
el mundo creado.
Los dispositivos input de realidad virtual se pueden agrupar en: de localización
(sensores ubicados en diferentes partes del cuerpo, que pueden ser magnéticos,
ópticos, mecánicos o acústicos); y de control (Guantes
y Trajes de Datos, Joysticks 3D, Mouse 3D o Murciélagos, Esferas
de Fuerza, Esferas de Rastreo o Track Balls, Rampas, LifeCycles, etc.).
Así también, los dispositivos output de realidad virtual
se pueden dividir en: generadores de imágenes (Cascos Visores o
HMD, Sistemas Binoculares o BOOMs, Lentes Estereoscópicos por ejemplo);
de sonido y espacio (que permiten al usuario incrementar la percepción
espacial, especialmente cuando esta ausente el referente visual) y de
retroalimentación táctil (para apreciar densidades y pesos
entre otras sensaciones).
Fig. 3: Los sensores de posición permiten conocer los cambios de
direccion que realiza el usuario.
Fig.
4: Algunos sensores de posición permiten seguir el movimiento de
los dedos.
Fig.5: Las i-Glasess y las VFX-1 son un buen dispositivo de visualización
de realidad virtual de un usuario medio.
Realidad Virtual: Clasificación
El
hardware de realidad virtual es bastante variado. Así que en función
de estos elementos involucrados, se pueden clasificar cuatro grandes grupos
de sistemas que se proclaman como realidad virtual:
Sistemas Desktop de Realidad Virtual: o realidad virtual de escritorio,
donde se engloban todas aquellas aplicaciones que muestran una imagen
2D ó 3D en un monitor en lugar de proyectarla en un casco.
Los ejemplos típicos son los simuladores de vuelos y la mayoría
de los juegos para PCs. Algunos tendrán interfaces sofisticadas,
pero tienen en común el concepto de 3D en 2D.
Realidad Virtual en Segunda Persona: son aquellos sistemas en los cuales
el usuario sabe que esta en el mundo virtual porque se ve a sí
mismo dentro de la escena. Es decir es un integrante visible
del mundo virtual, por medio de la proyección de su imagen en un
fondo o ambiente, las cuales son visualizadas en la pantalla. Aplica la
idea de ver para creer para inducir la sensación de
presencia.
Sistemas de Telepresencia: utilizan generalmente elementos como cámaras,
micrófonos, dispositivos táctiles y de fuerza con elementos
de retroalimentación, ligados a elementos de control remoto para
permitir al usuario manipular robots u otros dispositivos ubicados en
lugares remotos mientras sé esta experimentando en forma virtual.
Sistemas de Inmersión de Realidad Virtual: Son aquellos que literalmente
sumergen al usuario en el mundo virtual, mediante la utilización
de sistemas visuales del tipo HMD, equipos sensores de posición
y movimientos así como procesadores de sonido. Quedando el usuario
estrechamente relacionado con el ambiente virtual, y aislado hasta cierto
punto del mundo real. Los usuarios ven al mundo virtual como si estuvieran
viendo al mundo real.
Aplicaciones
de Realidad Virtual
Como
se ha planteado, la realidad virtual es algo más que una simulación,
ya que ofrece la posibilidad de interacción con un modelo o mundo
creado, pudiendo realizar tareas dentro del mismo. La realidad virtual
se presta para ser utilizada en muchos campos de la actividad humana.
Obviamente, habrá algunas áreas mucho más apropiadas
que otras para aplicar esta tecnología.
Aunque en sus inicios, las aplicaciones de realidad virtual eran principalmente
militares y juegos, en la actualidad a trascendido a muchos otros campos,
tales como la industria, la psicología, el marketing, la arquitectura
y construcción, el diseño, el layout, el arte, etc. Se debe
tener en cuenta, que el desarrollo de una aplicación de realidad
virtual exige tomar decisiones acerca de los formatos, equipamiento y
la forma de trasladar las necesidades del cliente a un producto útil
para él. Es necesario analizar las necesidades de los clientes
y realizar bocetos de la aplicación (conocidos como storyboards)
utilizando gráficos o videos, con el objetivo final de crear un
mundo simulado e interactivo por el que se puede visitar y comprender
mejor el mundo real o ficticio generado con la ayuda del computador.
Ya todos conocemos o hemos escuchado de los simuladores para el entrenamiento
de pilotos, conductores, o bien visto en programas de televisión;
incluso los que estudiamos Ingeniería Industrial o como queramos
llamarla (Ingeniería de Organización, de Producción,
etc.) sabemos las nociones básicas de los términos simulación
y simulación animada. Estos son algunos ejemplos prácticos
de como se han utilizado inicialmente los conceptos de la realidad virtual.
Sin embargo, el coste de los computadores se ha reducido tanto que la
realidad virtual se ha puesto al alcance de un numero cada vez mayor de
aplicaciones, y cada vez van cobrando un interés mayor.
Conclusiones
A
grandes rasgos se puede decir que, a pesar de los considerables avances
tecnológicos que se viven actualmente, y de la diversidad de especialistas
de distintas áreas que se encuentran investigando sobre la realidad
virtual, aún se le percibe como una tecnología futura, más
que como una realidad. No se le puede considerar una disciplina desarrollada,
pues se deben resolver una serie de problemas que no han sido solucionados
totalmente (agotamiento visual y otros malestares por el uso prolongado,
latencia, incapacidad de inmersión total, etc.). Si las aplicaciones
actuales que se desarrollan son exitosas, las potencialidades que a través
de éstas se visualizan son ilimitadas para una tecnología,
hasta ahora tan novedosa como desconocida, que puede llegar a suponer
una revolución en la sociedad similar a la masificación
de los computadores.
IVAN
SANTELICES MALFANTI
Departamento de Ingeniería Industrial
Universidad del Bio-Bio, Chile
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