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HERRAMIENTAS QUE CAMBIAN LA REALIDAD

REALIDAD VIRTUAL VS REALIDAD AUMENTADA 21 DE ENERO DE 2019

EstefanÃa Pozo Jomapozo1999@hotmal.com

ÍNDICE: • • • • • • • • • • • • • •

Realidad Virtual. Principios de la realidad virtual. Tipos de realidad virtual. Historia. Dispositivos. Realidad Aumentada. Definiciones. Cronología. Tecnología. Plataformas de realidad aumentada. Técnicas de visualización. Elementos de realidad aumentada. Ventajas e inconvenientes. Aplicaciones de la realidad aumentada.

REALIDAD VIRTUAL ¿Qué es la realidad virtual? La tecnología ha progresado más rápido que nuestra habilidad para siquiera imaginar qué vamos a hacer con ella. Hoy, un proceso digno de la mejor literatura de ciencia ficción ha trastocado nuestra percepción y está revolucionando al mundo, no solo al de la informática sino también a los de diversidad de áreas como la medicina, la arquitectura, la educación y la ingeniería entre otros.

PRINCIPIOS DE LA REALIDAD VIRTUAL

COMPONENTES PRINCIPALES La realidad virtual comprende dos componentes principales: el entorno del usuario y el entorno virtual. Mientras el usuario interactúa con el sistema de realidad virtual, los dos entornos se comunican e intercambian información a través de una barrera llamada interfaz. La interfaz puede considerarse como un traductor entre el usuario y el sistema de realidad virtual.

IMPORTANCIA DE LA MULTIMODALIDAD En las aplicaciones de realidad virtual, el intercambio de diferentes cantidades físicas entre el usuario y el entorno virtual se produce a través de diferentes canales o modalidades. Tales modalidades pueden ser sonido, visión o tacto. La comunicación con múltiples modalidades se llama interacción multimodal. La interacción multimodal permite que varios tipos de modalidades se intercambien simultáneamente entre el usuario y el entorno virtual. El objetivo de la aplicación de la interacción multimodal es proporcionar una imagen completa y realista de la situación, para proporcionar información redundante, por ejemplo, por razones de seguridad, y para aumentar la calidad de la presencia.

TIPOS DE REALIDAD VIRTUAL

PROYECCIÓN DE IMÁGENES REALES: En la proyección de imágenes reales aplicadas en la realidad virtual, el diseño gráfico de entornos reales juega un papel vital en algunas aplicaciones como, por ejemplo: Navegación autónoma y construcción del diseño gráfico de simuladores de vuelo. Este tipo de RV está ganando popularidad sobre todo en gráficos diseñados por ordenador, ya que mejora el realismo utilizando imágenes foto-realistas y el proceso de modelado es bastante más sencillo.

SIMULADORES: El primer tipo es a través de un simulador de realidad virtual. Los simuladores de conducción de vehículos, por ejemplo, dan a los usuarios a bordo la impresión de que están llevando un vehículo real, ya que predice el movimiento del vehículo al dar una orden y recibir la correspondiente respuesta visual y auditiva (apretamos el acelerador y vemos en la pantalla cómo el coche se mueve más rápido y escuchamos como suben las revoluciones del vehículo). Los simuladores se han estado

AVATARES: Con los avatares los usuarios pueden unirse al entorno virtual de dos formas: Eligiendo un avatar prediseñado con gráficos de ordenador. Realizando una grabación de sí mismo a través de un dispositivo de vídeo. En el caso de la grabación a través de una cámara web, el fondo de la imagen se elimina para contribuir a una mayor sensación de realidad. La realidad virtual a través de avatares mejora la interacción entre la persona en sí y el ordenador, ya que esta forma es más

POR ORDENADOR: Este tipo de realidad virtual conlleva mostrar un mundo en tres dimensiones en un ordenador ordinario sin usar ningún tipo de sensor de movimiento específico. Muchos juegos de ordenador actuales utilizan recursos como personajes y otros dispositivos con los que se puede interactuar, para hacer sentir al usuario parte del mundo virtual. Una crítica común a este tipo de inmersión es que no se tiene sentido de visión periférica.

INMERSIÓN EN ENTORNOS VISUALES: La mejor opción para vivir la RV es a través de una interfaz cerebro-máquina, que permite una comunicación directa entre el cerebro y un dispositivo externo. Un paso intermedio sería producir un “espacio virtual” usando un casco de realidad virtual donde las imágenes que aparecen en el casco están controladas a través de un ordenador.

HISTORIA: El origen de la realidad virtual se remonta a la Segunda Guerra Mundial. La Marina de Guerra de Estados Unidos contacta con el MIT (Massachusetts Institute of Technology) para la posible creación de un simulador de vuelo apto para el entrenamiento de pilotos de bombarderos. El proyecto fue denominado Whirlwind y su construcción finalizó algunos años más tarde en 1951. No fue hasta 8 años después cuando USAF (United States Air Force) retomó el proyecto bajo el nombre de “Claude Project” y apareció un uso civil de la tecnología 3D.

6 https://es.wikipedia.org/wiki/Realidad_virtual

A lo largo del siglo XX se han realizado diversos sistemas de realidad virtual. En 1962, Morton Heilig construyó el Sensorama, una máquina que muestra imágenes esteroscópicas tridimensionales de gran angular, con sonido estéreo, efectos de viento y aromas, y asiento móvil. En 1968, Ivan Sutherland construyó The Sword of Damocles, un casco de realidad virtual que mostraba con imágenes esteroscópicas con modelos wireframe.

DISPOSITIVOS

• Cascos o gafas. • Gafas con pantalla incorporada. • Carcasas o gafas de RV móvil. • Modelos antiguos. • Sensores de posición. • Controladores.

La realidad aumentada o AR se diferencia del resto por ser en la se complementa el entorno real con objetos digitales. Vamos, que ves todo lo que tienes a tu alrededor, pero el ordenador del equipo que lleves frente a los ojos podrá reproducir sobre este entorno objetos, animaciones o datos que realmente no están ahí. Esto permite, por ejemplo, poder ver cómo quedaría un mueble en tu habitación, algo que ya están utilizando algunas empresas. Si te gustan los juegos, también te permite recorrer las calles de tu ciudad capturando con tu móvil unos Pokémon que realmente no están ahí.

DEFINICIONES En torno a 1992, Tom Caudell acuñó el término realidad aumentada, sucediéndose posteriormente medios y definiciones relativos a ella.23 Una de ellas fue dada por Ronald Azuma (1997). La definición de Azuma dice que la realidad aumentada: • Combina elementos reales y virtuales. • Es interactiva en tiempo real. • Está registrada en 3D. Además, Paul Milgram y Fumio Kishino (1994) definen la realidad de MilgramVirtuality Continuum como un continuo que abarca desde el entorno real a un entorno virtual puro. En el medio hay realidad aumentada (está más cerca del entorno real) y virtualidad aumentada (está más cerca del entorno virtual).

Cronología 1962: Morton Heilig, un director de fotografía, patenta un simulador de moto llamado Sensorama con imágenes, sonido, vibración y olfato. En 1962 fabrica un prototipo del mismo. 1973: Ivan Sutherland inventa el casco de realidad virtual lo que sugiere una ventana a un mundo virtual. 1985: Myron Krueger crea Videoplace que permite a los usuarios interactuar con objetos virtuales por primera vez. 1990: Jaron Lanier acuña el término realidad virtual y crea la primera actividad comercial en torno a los mundos virtuales. 1990: Tom Caudell crea el término realidad aumentada. 1994: Steven Feiner, Blair MacIntyre y Doree Seligmann: primera utilización importante de un sistema de realidad aumentada en un prototipo, KARMA, presentado en la conferencia de la interfaz gráfica. 1995: Gunpei Yokoi, lanzó la Nintendo Virtual Boy, un producto de Nintendo de realidad virtual que duró muy pocos años en el mercado, posiblemente por su falta de juegos; nunca llegó a Europa. 1999: Hirokazu Kato desarrolla ARToolKit en el HitLab y se presenta en SIGGRAPH ese año. 2000: Bruce H. Thomas desarrolla el primer juego al aire libre con dispositivos móviles de realidad aumentada, y se presenta en el International Symposium on Wearable Computers. 2008: AR Wikitude Guía sale a la venta el 20 de octubre de 2008 con el teléfono Android G1. 2009: AR Toolkit es portado a Adobe Flash (FLARToolkit) por Saqoosha, con lo que la realidad aumentada llega al navegador Web. 2009: se crea el logo oficial de realidad aumentada con el fin de estandarizar la identificación de la tecnología aplicada en cualquier soporte o medio por parte del público general. Desarrolladores, fabricantes, anunciantes o investigadores pueden descargar el logo original desde la web oficial 2012: Google se lanza al diseño de unas gafas que crearían la primera realidad aumentada comercializada. Google bautiza a su proyecto como Glass.5 2013: Sony muestra la realidad aumentada en PS4 con The Playroom [E3 2013] 2013: Niantic en colaboración con Google saca Ingress, un juego para móviles de RA y el que mayor éxito ha tenido hasta ahora en este ámbito. 2015: Microsoft lanza sus gafas de realidad aumentada, HoloLens. 2016: Niantic saca Pokémon Go, un juego de RA para móviles que alcanza un éxito sin precedentes en el género.6 10 2017: Apple y Google lanzan sus propios kits de desarrollo de realidad aumentada. ARKIT y ARCore 2017: Google lanza la segunda versión de sus Glass7, dirigidas al mundo empresarial.

Software Para fusiones coherentes de imágenes del mundo real, obtenidas con cámara, e imágenes virtuales en 3D, las imágenes virtuales deben atribuirse a lugares del mundo real. Ese mundo real debe ser situado, a partir de imágenes de la cámara, en un sistema de coordenadas. Dicho proceso se denomina registro de imágenes. Este proceso usa diferentes métodos de visión por ordenador, en su mayoría relacionados con el seguimiento de vídeo. Muchos métodos de visión por ordenador de realidad aumentada se heredan de forma similar de los métodos de odometría visual. • Por lo general, los métodos constan de dos etapas: • En la primera etapa se puede utilizar la detección de esquinas, regiones, bordes y umbral, y los métodos de procesado de imágenes. En la segunda etapa el sistema de coordenadas del mundo real es restaurado a partir de los datos obtenidos en la primera etapa. Algunos métodos asumen los objetos conocidos con la geometría 3D (o marcadores fiduciarios) presentes en la escena y hacen uso de esos datos. En algunos de esos casos, toda la estructura de la escena 3D debe ser calculada de antemano. Si no hay ningún supuesto acerca de la geometría 3D se estructura a partir de los métodos de movimiento. Los métodos utilizados en la segunda etapa incluyen geometría proyectiva (epipolar), paquete de ajuste, la representación de la rotación con el mapa exponencial, filtro de Kalman y filtros de partículas. 11

TECNOLOGÍA

PLATAFORMAS DE REALIDAD AUMENTADA Las plataformas de realidad aumentada están conformadas por herramientas tecnológicas basadas en internet que permiten crear una aplicación personalizada o utilizar aplicaciones existentes en Google Play y App Store. Las aplicaciones de realidad aumentada se crean a través de herramientas constructoras de apps, API's y servicios.

• VIUR: es una plataforma que permite crear experiencias digitales de forma rápida y segura gracias a su portal de gestión de contenido donde se puede cargar y editar videos y animaciones 3D, tienen la opción de crear aplicaciones marca blanca, integrar módulos de realidad aumentada a aplicaciones existentes, así como utilizar Viur App.

• BLIPPAR: es una plataforma que permite crear realidad aumentada y publicarla a través de sus diversas herramientas, cuenta con SDK para integrar realidad aumentada a aplicaciones existentes.

TÉCNICAS DE VISUALIZACIÓN

GAFAS DE REALIDAD AUMENTADA: Las gafas de realidad aumentada se utilizan para mostrar tanto las imágenes de los lugares del mundo físico y social donde se encuentra el usuario, como los objetos virtuales sobre la vista actual. El movimiento de las gafas debe ser seguido por un sensor por lo que no es necesario que esté conectado a un ordenador. Este seguimiento permite al sistema informático añadir la información virtual al mundo físico.

PANTALLA DE MANO O CELULAR: El dispositivo manual con realidad aumentada cuenta con un dispositivo informático que incorpora una pantalla pequeña que cabe en la mano de un usuario. Todas las soluciones utilizadas hasta la fecha por los diferentes dispositivos de mano, han empleado técnicas de superposición sobre el vídeo con la información gráfica.

PROYECCIÓN ESPACIAL: La realidad aumentada espacial (SAR) hace uso de proyectores digitales para mostrar información gráfica sobre los objetos físicos. La diferencia clave es que la pantalla está separada de los usuarios del sistema. Debido a que no hay una pantalla asociada a cada usuario, permite a grupos de usuarios utilizarlo a la vez y coordinar el trabajo entre ellos. SAR tiene varias ventajas sobre las tradicionales gafas colocadas en la cabeza y sobre las pantallas de mano. El usuario no está obligado a llevar el equipo encima ni a someterse al desgaste de la pantalla sobre los ojos.

ELEMENTOS DE REALIDAD AUMENTADA: Según Edgar Mozas Fenoll, para conseguir la superposición de elementos virtuales en la vista de un entorno físico, un sistema de realidad aumentada debe estar formado, por lo general, por los siguientes elementos:

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Cámara. Es el dispositivo que capta la imagen del mundo real. Puede ser la cámara web del ordenador o bien la cámara del teléfono inteligente o de la tableta.

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Procesador. Es el elemento de hardware que combina la imagen con la información que debe sobreponer.

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Marcador. Es el encargado de reproducir las imágenes creadas por el procesador y donde se verá el modelo en 3D.

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Software. Es el programa informático específico que gestiona el proceso.

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Pantalla. En ella se muestran combinados los elementos reales y virtuales.

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Conexión a Internet. Se utiliza para enviar la información del entorno real al servidor remoto y recuperar la información virtual asociada que se superpone a este.

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Activador. Es un elemento del mundo real que el software utiliza para reconocer el entorno físico y seleccionar la información virtual asociada que se debe añadir. Puede ser un código QR, un marcador, una imagen u objeto, la señal GPS enviada por el dispositivo, realidad aumentada.

VENTAJAS E INCONVENIENTES • • • • • • • • • • •

Enriquece la información de la realidad para hacerla más comprensible al estudiante. Crea entornos formativos multimedia. Potencia el aprendizaje ubicuo y móvil. Facilita eliminar información superflua que pueda dificultar la observación de la información importante. Permite crear laboratorios o simuladores seguros para los estudiantes. Puede convertir a los alumnos en “pro consumidores” de objetos de aprendizaje en formato RA. Potencia el enriquecer documentos escritos con información complementaria en clip de vídeos o podcast de audio. Facilita el desarrollo de una formación activa. Crea entornos lúdicos y motivantes para la formación. Permite el visionado y la observación de un objeto desde múltiples perspectivas, que son seleccionadas por el discente. Los objetos creados pueden ser utilizados en diferentes metodologías y estrategias de enseñanza.

En cambio, esta nueva corriente educativa también presenta una serie de dificultades o inconvenientes: • • • • • • • • •

Falta de investigaciones. La novedad de la tecnología que requiere unas mínimas competencias tecnológicas para el docente y discente. La novedad de la tecnología. La falta de objetos de aprendizaje para su incorporación a situaciones de enseñanza. La disociación cognitiva que produce el interaccionar en un contexto que mezcla lo real y lo virtual. La formación del docente para su incorporación educativa. No disponer de un marco conceptual consolidado para su incorporación. Que es poco conocida para los docentes. La rapidez de cómo está evolucionando.

AR-Basics #3

APLICACIONES DE REALIDAD AUMENTADA La realidad aumentada ofrece infinidad de nuevas posibilidades de interacción, que hacen que esté presente en muchos y variados ámbitos. Estos son la arquitectura, el entretenimiento, la educación, el arte, la medicina o las comunidades virtuales.