Ambientes virtuales mediante Desarrollo

Orientado a Prototipos

La Inteligencia Artificial (IA) es la rama de las Ciencias de la Computación que estudia el software y hardware necesarios para simular el comportamiento y comprensión humanos, desarrollando métodos y algoritmos que permitan comportarse a las computadoras de modo inteligente [Escolano 03]. El objetivo de la IA es simular la inteligencia humana en una máquina creando robots que sean conscientes y con sentimientos reales, similares a los humanos. Uno de los problemas más difíciles es la simulación de la conciencia, cualidad humana que hace que nos demos cuenta de nuestra propia existencia [Velasco 15], [Beltrán 04] y [Romero 07]. Una de las ramas principales en la inteligencia artificial esta la robótica, visión artificial, realidad aumentada y realidad virtual.

La visión artificial es una rama de la inteligencia artificial que tiene por objetivo modelar matemáticamente los procesos de percepción visual en los seres vivos y generar programas que permitan simular estas capacidades visuales por computadora. La visión artificial permite la detección automática de la estructura y propiedades de un posible mundo dinámico en 3 dimensiones a partir de una o varias imágenes bidimensionales del mundo [González 06], [Quilmes 05] y [Armendáriz 03]. La visión artificial es una técnica basada en la adquisición de imágenes, generalmente en dos dimensiones [Quilmes 05], para luego procesarlas digitalmente mediante algún tipo de CPU (computadora, microcontrolador, DSP, etc.), con el fin de extraer y medir determinadas propiedades de la imágenes adquiridas [Sucar 14].

Para poder realizar visión artificial o conocida también como visión por computadora o computacional tenemos que tener en cuenta que es el procesamiento de imágenes. El cuál es el proceso mediante el cual se toma una imagen y se produce una versión modificada de esta imagen [Mery 04]. Es mejorar la calidad de las imágenes para su posterior utilización o interpretación [Escalera 01]. De igual manera se puede definir como, el conjunto de técnicas que se aplican a las imágenes digitales con el objetivo de mejorar la calidad o facilitar la búsqueda de información [Ortiz 13]. El tratamiento Digital de Imágenes contempla el procesamiento y el análisis de imágenes. El procesamiento está referido a la realización de transformaciones y a la restauración y mejoramiento de las imágenes [Ramírez 06]. Uno de los términos en el tratamiento digital de las imágenes el de análisis de imágenes el cual hace

referencia al estudio realizado sobre la imagen con el fin de obtener información de ella [Grau 03]. Se llama análisis de imágenes a la extracción de información derivada de sensores y representada gráficamente en formato de dos o tres dimensiones, para lo cual se puede utilizar tanto análisis visual como digital (procesamiento digital de imágenes). Abarca la fotografía en blanco y negro y color, infrarroja, imágenes satelitales, de radar, radar de alta definición y otros [Alonso 01], [Ortiz 13] y [Meléndez 06].

Hay distintas formas de aplicación de la visión artificial en la industria algunas de ellas es el control de procesos el cual en la industria juega un papel muy importante ya que mediante la visión artificial y robots [Alonso 01], se puede llevar un control de los productos que se realizan en ciertas industrias para ello decimos que el control de calidad comienzan con una operación de medición bidimensional para establecer el desplazamiento necesario para que el objeto se encuentre en una posición ideal. Posteriormente, se llevan a cabo las operaciones de comparación con un objeto patrón o la caracterización geométrica de su forma. De esta manera, se puede decidir si el objeto analizado cumple o no con los requisitos preestablecidos [Grau 03], [Meléndez 06].

El sistema de control nos permitirá una operación del proceso más fiable y sencilla, al encargarse de obtener unas condiciones de operación estables, y corregir toda desviación que se pudiera producir en ellas respecto a los valores de ajuste [Rodríguez 03] y [Vignoni 02].

Hoy en día, en muchos procesos de fabricación, los límites de detección de defectos han superado la percepción del ojo humano; por esta razón las empresas del mundo moderno han visto la necesidad de crear un sistema que permita controlar en forma precisa y acertada la calidad de sus productos [Alonso 01]. Todo proceso industrial es evaluado por la calidad de su producto final, esto hace de la etapa de control de calidad una fase crucial del proceso. Los mecanismos utilizados para establecer la calidad de un producto varían dependiendo de los parámetros que tengan relevancia en el mismo [Rodríguez 03]. Cuando el parámetro relevante es la geometría o forma del objeto fabricado se suele dejar a la vista del operario que lleve a cabo tal función tanto de inspección como de verificación para el control de calidad, sin embargo pueden existir errores en la geometría de un objeto que escapen de la vista de un operario y que luego impidan el buen funcionamiento de dicho objeto. Debido a la elevada cadencia que puede alcanzar la inspección con cámaras, la visión artificial para el control de calidad se puede usar para inspeccionar cada una de las piezas producidas en lugar de hacer muestreos aleatorios de los lotes.

La inspección visual es una secuencia de operaciones que se realizan a lo largo de todo el proceso productivo, y que tiene como fin asegurar la calidad de los productos. Este inspector es una persona designada convenientemente quien actúa para, y de parte del comitente o el Ingeniero responsable en todas las inspecciones y asuntos de calidad dentro del alcance de los documentos del contrato [Rojas 06] y [Vignoni 02].

La iluminación es la parte más crítica dentro de un sistema de visión [Rojas 06]. Las cámaras capturan la luz reflejada de los objetos. El propósito de la iluminación utilizada en las aplicaciones de visión es controlar la forma en que la cámara va a ver el objeto. La luz se refleja de forma distinta si se ilumina una bola de acero, que si se ilumina una hoja de papel blanco y el sistema de iluminación por tanto debe ajustarse al objeto a iluminar [Rodríguez 03]. La iluminación o brillo de un determinado objeto frente al resto ofrece mayor peso visual, pero si el conjunto está muy iluminado y aparece una zona o punto de oscuridad entonces el peso visual radicará en la zona más oscura, por tanto, el contraste de una cierta tonalidad marca el punto de atención [Alonso 01], [Blas 10] y [Rodríguez 03]. De esta forma se podría realizar el pre-procesamiento de las imágenes. En esta etapa se busca mejorar la calidad de la imagen y facilitar la búsqueda de información en ella. Para ello se emplean técnicas de supresión de ruido, realce de contraste, optimización de la distribución de la intensidad, etc. [Rojas 06]. Suele ser un computador o un cluster de computadores, dependiendo de las necesidades de los algoritmos de Visión Artificial [González 06]. Parten de una representación digital de las imágenes y procesan esta información hasta alcanzar otro tipo de información de más alto nivel. La transformación dependerá de la algoritmia [Rodríguez 03]. Tiene como objetivo la descripción y reconocimiento del contenido de una imagen digital [García 15]. Para posteriormente mejorar la imagen de forma que el objetivo final tenga mayores posibilidades de éxito [González 06].

Otro aspecto de la visión artificial es la segmentación de las imágenes que se utiliza para la generación y mejoramiento de la imagen para poder obtener la información que se requiere obtener [González 06].

Se divide la imagen en unidades o partes para realizar la extracción de información,

es decir, se divide la imagen en partes con significado. Estas partes serán

homogéneas respecto a ciertas características como pueden ser el color, la textura

y la intensidad. Basándose en los principios de discontinuidad y similitud. La

obtención de unas partes u otras dependerá del objetivo de la aplicación, que

marcará los objetos de interés [Rojas 06]. Segmentación es la fase donde se

particiona la imagen en áreas con significado. Por ejemplo, en una imagen de

satélite se determina las zonas de agua, de cultivo, urbanas, carreteras. Existen

varias técnicas: umbralizaciones, discontinuidades, crecimiento de regiones, uso del

color o de movimiento, etc. [Rodríguez 03].

Definida en sentido amplio, su objetivo es dividir la imagen en las partes más difíciles

en el procesamiento de la imagen. Por una parte, una buena segmentación facilitara

mucho la solución del problema [González 06]. Significa dividir en zonas disjuntas

e incivilizadas. Es decir, consiste en diferenciar los diversos objetos y donde se

encuentran del fondo, que puede ser más o menos complejo, de la imagen

[González 06]. Dentro del procesamiento de imágenes podemos encontrar varios

parámetros como podría ser las imágenes binarias la cual son aquellas donde cada

píxel asume valores discretos de unos o ceros. Esencialmente estos valores

corresponden a encendido o apagado; en donde una imagen binaria es almacenada

con un orden lógico de ceros o píxeles apagados y unos o píxeles encendidos

[Martínez 15]. Normalmente, los colores utilizados para su representación son negro

y blanco, aunque puede usarse cualquier pareja de colores. Uno de los colores se

emplea como fondo y el otro para los objetos que aparecen en la imagen [Takeyas

07].

Las imágenes digitales generalmente están compuestas por un amplio rango de valores de intensidad. A estas imágenes se las ha denominado imágenes de nivel de gris. Aunque el rango de niveles de gris utilizado para representar la imagen tradicionalmente viene siendo de 256 valores (8 bits por píxel), este es variable y depende de la aplicación [González 06]. La tendencia natural, debido al aumento de la potencia computacional y de la calidad de los sensores es a aumentar este rango para dotar de mayor fidelidad a la imagen, y no parece que esté muy lejos el día en que los 16 bits por píxel (65536 valores) se conviertan en la opción estándar [Romero 07]. No obstante, la mayor parte de las aplicaciones no precisan de tantos niveles de gris sino más bien lo contrario; pueden utilizar pocos niveles debido a que trabajan con escenas de muy alto contraste. Tanto es así que en muchas aplicaciones industriales se llega al extremo de utilizar únicamente dos niveles de gris. De esta forma, se obtiene lo que se conoce como imagen binaria [Romero 07].

Otro campo de la inteligencia artificial después de la visión artificial esta la realidad virtual la cual es una simulación interactiva por computador desde el punto de vista del participante, en la cual se sustituye o se aumenta la información sensorial que recibe [Fera 07]. La Realidad Virtual es aquella forma de trabajo donde el hombre puede interactuar totalmente con la computadora, generando ésta espacios virtuales donde el humano puede desempeñar sus labores y donde el mismo se comunica con la computadora a través de efectores o dispositivos de interacción [Morcillo 14]. Es un ambiente interactivo generado por computadora, donde imágenes virtuales pueden interactuar mediante procesos especiales y modalidades no-visuales, tal como auditiva, táctil, entre otras, y así "convencer" al usuario de que está inmerso en un espacio sintético [Ornedo 14], [Yee 11]. Un punto fundamental de la realidad virtual es la simulación la cual definiremos como: Desarrollo de un modelo lógico-matemático de un sistema, de tal forma que se obtiene una imitación de la operación de un proceso de la vida real o de un sistema a través del tiempo. Sea realizado a mano o en una computadora, la simulación involucra la generación de una historia artificial de un sistema; la observación de esta historia mediante la manipulación experimental, nos ayuda a inferir las características operacionales de tal sistema. En la definición anterior se citan dos pasos básicos de una simulación:

a) desarrollo del modelo

b) experimentación.

El desarrollo del modelo incluye la construcción de ecuaciones lógicas representativas del sistema y la preparación de un programa computacional [Velasco 15]. Una vez que se ha validado el modelo del sistema, la segunda fase de un estudio de simulación entra en escena, experimentar con el modelo para determinar cómo responde el sistema a cambios en los niveles de algunas variables de entrada [Sifuentes 00], [Beltrán 04], [Bu 08] y [Piera 06].

Las aplicaciones de la simulación es en distintas ramas pero lo que nos interesa saber es la aplicación en la realidad virtual junto con la visión artificial. La siguiente lista muestra la aplicación de la simulación en la realidad virtual.

Planeamiento corporativo. La experimentación sobre modelos de planeamiento económico-financiero para el análisis de sistemas corporativos, permite analizar proyectos de inversión y cuadros proyectados (balances, resultados, etc.) [Miranda 01].

Administración de inventarios. La simulación se utiliza para evaluar diferentes políticas relacionadas a la gestión de existencias. Se pueden analizar, por ejemplo, los distintos criterios de reposición (puntos de reorden o intervalos fijos), la fijación de niveles de stocks de seguridad o la determinación de lotes óptimos de compra, especialmente cuando la demanda del producto es aleatoria [Piera 06].

Sistemas de colas. Tal vez sea ésta la aplicación más difundida del método numérico. En la mayoría de los sistemas de filas de espera en cola, la distribución de los centros de atención, la disciplina de atención, las características de impaciencia de la población y, en muchas ocasiones, el proceso de arribo y atención, resultan demasiado complejos y con características tan particulares que no podrían aplicarse los métodos analíticos para su formulación y resolución. En estos casos, la simulación es la técnica más adecuada [Sifuentes 00].

Operaciones de fábrica. La simulación se utiliza para analizar y optimizar operaciones industriales [Beltrán 04].

Al igual que la aplicación de la simulación y tipos de simulación existen tipos de realidad virtual las cuales son:

Simulación interactiva: Una aplicación de realidad virtual es una simulación en el sentido de que se recrea un mundo virtual que sólo existe como una representación digital en la memoria de un ordenador [Lahoz 10].

Interacción implícita: La realidad virtual utiliza la interacción implícita en contraposición a la interacción explícita o interacción clásica [Miranda 01]. En la interacción clásica, cuando un usuario quiere llevar a cabo una determinada acción (pongamos que quiere ver la parte del mundo virtual que tiene detrás) tiene que comunicar de forma explícita su voluntad al computador [Beltrán 04].

Inmersión sensorial: La palabra inmersión tiene significados muy variados según el contexto en que se utilice, pero en realidad virtual es un concepto muy claro. Podemos definir la inmersión sensorial como la desconexión de los sentidos del mundo real y la conexión al mundo virtual Zátonyi 02].

Sistemas Inmersivos: Tienen el objetivo de conseguir que el usuario tenga la sensación de estar realmente “dentro” del mundo virtual creado. Para ello se apoyan en el uso de dispositivos (como por ejemplo cascos, guantes u otros dispositivos que capturan la posición y rotación de diferentes partes del cuerpo humano) que impiden la visión del mundo circundante, al mismo tiempo que se presentan las imágenes correspondientes al mundo virtual [Lahoz 10] y [Miranda 01].

Para aplicar la realidad virtual era necesario de dos tipos de periféricos, los periféricos de entrada que son los dispositivos de control, que son aquellos mediante los cuales el usuario comunica órdenes al sistema. En este tipo de dispositivos se encuentran los de sobremesa, como los teclados, los ratones 2D (trackballs), tabletas digitalizadoras, los joysticks convencionales y los dispositivos 3D (spaceballs) [Martínez 11], [Ornedo 14], [Yee 11] y [Piera 06]. Y los periféricos de salida que son los que proporcionan al usuario información sobre el mundo y provocan en él determinadas sensaciones que pueden ser visuales, auditivas o táctiles. Se utilizan en RV dispositivos gráficos o visuales como los cascos de RV o Head mounted display’s y los sistemas de proyección de una o varias pantallas; dispositivos de sonido como altavoces y auriculares; y dispositivos de realimentación táctil y de fuerza como los guantes de Realidad Virtual con realimentación de fuerza [Martínez 11], [Ornedo 14], [Yee 11] y [Piera 06]. Existen diferentes tipos de sistemas de realidad virtual, cada uno con diferentes funcionamientos y con diferentes aplicaciones para los distintos usuarios que exigen de la RV entre ellos podemos encontrar los siguientes:

Sistemas Desktop de Realidad Virtual: mostrando una imagen 2D ó 3D en

un monitor, “casco” o pantalla de proyección. Son la mayoría de los

videojuegos para PC’s o consolas de los hogares. El usuario ve la imagen

en primera persona [Velasco 15]

RV en Segunda Persona: el usuario sabe que está en el mundo virtual porque se ve a sí mismo dentro de la escena. Es un integrante “visible” del mundo virtual porque ve la proyección de su imagen en un fondo o ambiente. Se aplica la idea de “ver para creer” para inducir la sensación de presencia [Villoria 13].

Sistemas de Tele-presencia, Telemedicina, Tele robótica. Con cámaras,

dispositivos táctiles y de retroalimentación, ligados a elementos de control

remoto que permiten manipular robots ubicados a distancia mientras se

experimentan en forma virtual. En algunas ocasiones se denomina “Tele

presencia” sólo al hecho de manifestarse en un mundo virtual como un ente,

mientras que a su interacción con objetos reales se la conoce como “Mixed

Reality” o “Realidad Mezclada”. [Yee 11]

Sistemas de Inmersión de Realidad Virtual: Sumergen al usuario en el

mundo virtual, utilizando sistemas visuales tipo CAVE, con sensores de

posición y movimiento, quedando el usuario, sumergido “realmente” en la

atmósfera virtual y formando parte de ese mundo [Zátonyi 02].

En realidad virtual se dispone de diferentes tipos de plataformas para la proyección de CAVE los cuales podemos mencionar los más usados y los más conocidos como son:

CAVE: Virtual Heritage / Patrimonio Virtual se emplea tanto en los entrenamientos de las misiones de la Estación Espacial Internacional como en la Reconstrucción Virtual del Patrimonio Histórico-Artístico o Virtual Heritage [Martínez 11].

CAVE: CityCluster Fue la primera aplicación en red multiusuario creada en RV por el artista Franz Fischnaller. En ella se escenifican dos entornos virtuales: Florencia o “Renaissance Age” y Chicago o “Gigabits Networking Age”, que pueden visualizarse en sus respectivas CAVES. Cada escenario es guiado por un avatar10 virtual: David, Venus, and Machiavelli y Mega, Giga and Picasso. Los visitantes pueden contactar entre ellos de una ciudad a otra a través de los avatares, que son los personajes que ayudan en la interacción y desplazamiento por el entorno 3D [Alonso 01].

CAVE Portable: Generalmente, dada la complejidad de los dispositivos necesarios para el correcto funcionamiento de este tipo de sistemas audiovisuales interactivos, las instalaciones se hacen de forma permanente en museos, laboratorios de investigación universitarios o centros de producción empresariales [Ariel 11].

Escenarios Virtuales para Televisión: Utilizados desde hace años en los informativos y programas de espectáculos de todas las televisiones, también pueden considerarse una forma de RV [Armendáriz 03].

La realidad virtual es clasificada por 3 distintos “Mundos Virtuales” los cuales son:

Mundo Muerto: es aquel en el que no hay objetos en movimiento ni partes interactivas, por lo cual sólo 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 [Ariel 11].

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, si visualizan las operaciones que esta realiza y así sucesivamente [Alonso 01].

Mundo Fantástico: es el que nos permite realizar tareas irreales, como volar o atravesar paredes. Es el típico entorno que visualizamos en los videojuegos, pero también proporcionan situaciones interesantes para

aplicaciones serias, como puede ser observar un edificio volando a su alrededor o introducirnos dentro de un volcán [Martínez 11].

Las cuales se representan los medios de realidad virtual que podemos encontrar en distintos software. Hoy en día unas de las aplicaciones más importantes y con un gran peso, es sobre la educación, es una de las áreas en la que más se está implementando la realidad virtual para generar ciertas funciones en la noción cognitiva de las personas. Así mismo podemos ver que la realidad tiene un gran auge en el entretenimiento ya que gran parte de video juegos de hoy en día tratan de relacionarse más a la realidad, mediante técnicas de desarrollo de realidad virtual se ha podido implementar la creación de entretenimiento a realidad virtual. Los juegos de computadora pueden ahora contener tablas de gráficos capaces de representar millones de tipos de formas gráficas por segundo. Así, el juego puede responder a las rápidas reacciones del usuario con una exhibición en tiempo real [Armendáriz 03]. El teatro virtual: La pantalla plana de las películas está muy lejos de capturar la intimidad y cercanía a la realidad de las producciones de teatro. Un teatro que incorpore la interactividad de la realidad virtual promete realzar la experiencia aún más. Para los que lo proponen, el teatro virtual es un campo lleno de potencial; para otros esto es una tontería. De hecho, puede quedar en nada, ya que el desarrollo de un campo de teatro virtual requiere una intensa concentración de emociones, cognición y creatividad, que no es incorporada en otras aplicaciones [Alonso 01]. El museo de arte virtual: Ya existen los museos virtuales de acceso desde Internet, ya existían antes de la llegada de la banda ancha, es decir que estaban preparadas para un ancho de banda bajo. Esto se debe a que las imágenes presentadas no son de alta calidad y permiten así un gran número de visitantes [Martínez 11] y [Ariel 11]. Existe herramienta para poder realizar o incluso solo para poder visualizar la realidad virtual algunos de estos productos son:

HDM y lentes: Los hay de diferentes calidades, precios y utilidades. Los más llamativos sin duda son los HMD o su versión más simple, los lentes que crean sensación de profundidad. Los HMD hacen las veces de mini monitores que se ponen directamente frente a los ojos. Y los otros se usan con monitores de tipo CRT creando la ilusión de 3D real en el monitor, (las cosas parecieran que salieran del mismo) [Armendáriz 03].

Guantes de Datos (Dataglobe): La calidad está dado por la precisión de sus sensores, peso y funciones extras. Los hay para un solo dedo, tres o los cinco, para una o ambas manos, con transmisores de calor para hacer más real el inmersión en el mundo virtual [Ariel 11].

Head Trackers: Se usan para saber la ubicación espacial de la cabeza del usuario. Transmitiendo esta información al software para que éste calcule en todo momento el ángulo de visión que tiene el mismo. Cuantas veces en los simuladores de vuelo es un poco incómodo usar varios comandos solo para mirar alrededor son cambiar la dirección del avión [Alonso 01].

Dispositivos de Fuerza retroalimentada: Es para que el usuario experimente los cambios que se están sucediendo en el mundo virtual. En esta imagen se ve una silla que está conectada a la PC y oscila según los movimientos del vehículo que conduce el usuario [Martínez 11].

Hablando sobre herramientas de apoyo para la realidad virtual tenemos que tener en cuenta que ciertas herramientas necesitas de un ambiente virtual cooperativo para el mismo para el cual podemos describir los siguientes:

Un ambien virtual cooperativo (AVC), es un “punto de encuentro” que permite a varias personas, a traves de sus compputadoras, interactual en el mundo virtual, buscando un objetivo comun [Armendáriz 03].

El mundo visual significa, en este contexto, un espacio tridimensional que permite interacción a distancia entre varios usuarios por medio de computadoras, comulación a través de una red. La interacción puede ir desde un intercambio de ideas escritas hasta cohabitar un espacio tridimensional con la posibilidad de movimiento e intercambio de voz [Ariel 11].

Desde el punto de vista de la interfaz de usuario, los AVC´s se pueden implementar como tipo texto o de realidad virtual. En las interfaces tipo texto, los usuarios escriben en sus teclados y leen en su pantalla lo que los demás escribieron, tal es el caso de los MUD´s y los IRC´s [Alonso 01].

La mayoría de las aplicaciones de realidad virtual se diseñaron para ser utilizadas por una persona. La más reciente versión de Netscape cuenta con un viso de VRML [Martínez 11].

Que dependiendo el uso que se pretenda realizar con realidad virtual podremos aplicar un ambiente “controlado” para poder tener mejores resultados. Sistemas inmersivos Son todos aquellos sistemas donde el usuario se siente dentro del mundo virtual que se está simulando. Este tipo de sistemas utiliza diferentes dispositivos llamados accesorios como pueden ser los guantes de datos, trajes especiales, cascos, etc. El objetivo de tantos sistemas es dar el mayor grado de libertad al usuario dentro del mundo virtual de manera que lo hagan sentirse totalmente inmerso en él. Son los sistemas adecuados para aplicaciones de entrenamiento o capacitación. Como contra tienen que la inmersión total es muy difícil de alcanzar debido a la multitud de sentidos involucrados y la gran fiabilidad que ha de tener la aplicación para con cada uno de ellos. Algunos ejemplos de estos son:

Head Mounted Display (HMD): El fundamento de estos sistemas se ha explicado anteriormente en el apartado histórico de la realidad virtual. Hoy en día los HMD han evolucionado muchísimo, pero aún tienen bastantes problemas: El campo de visión suele ser aún muy pobre. Los campos de

visión usuales son de 60º, si bien hay sistemas con campos de visión de 120º o más. Interesa que el campo de visión sea lo más grande posible para que la sensación de inmersión sea lo mayor posible. Si es muy pequeño da la sensación de tener un pequeño monitor 3D cerca de la cara. El problema al aumentar el campo de visión es tanto el coste de los dispositivos como la disminución de resolución [Armendáriz 03].

Binocular Omni Orientation Monitor (BOOM): Un monitor omnidireccional binocular es un dispositivo con un funcionamiento análogo a los HMD. El monitor es montado sobre un brazo mecánico articulado con sensores de posicionamiento localizados en las articulaciones. El monitor está estabilizado con un contrapeso de forma que no cueste esfuerzo moverlo. Para ver el entorno virtual, el usuario debe sostener el monitor y posicionarse enfrente de este, entonces el ordenador generará una escena de acuerdo a la posición y orientación de las articulaciones [Ariel 11].

Automatic Virtual Environment (CAVE): Son estructuras cúbicas en forma de habitación donde las imágenes son proyectadas sobre las diferentes caras para crear la sensación de inmersión. Las imágenes proyectadas dependen de la posición y orientación del usuario del CAVE. La idea original es de la Universidad de Illinois y consistía en tres paredes y un suelo [Alonso 01].

Sistemas semi-inmersivos: Son sistemas donde el usuario no se encuentra totalmente inmerso en el mundo virtual que se está simulando, pero sí está inmerso en un determinado grado. Como ya se comentó anteriormente la inmersión total es algo muy difícil de alcanzar. Para facilitar los cálculos y los periféricos, pueden ser útiles sistemas que, aun teniendo limitada el grado de inmersión, hagan correctamente su labor [Martínez 11].

Virtual Model Display (VMD) Los visores de modelos virtuales son pantallas de sobremesa con unas dimensiones mayores que las normales (2 o 3 metros de ancho y 1.5 y 3 metros de alto), en las cuales se proyectan imágenes estereoscópicas. La tecnología usada es similar a la usada en los sistemas CAVE. Algunos ejemplos de estos son:

Immersadesk Es un inmenso monitor que permite a varias personas visualizar la misma simulación de forma simultánea. Posee un diámetro bastante grande (2 metros) y una buena resolución, permitiendo una buena visibilidad y calidad de imagen a todos los participantes [Armendáriz 03].

Holobench Es otro dispositivo de tipo VMD creado por TAN Projections Technologies. Es un paso intermedio entre CAVE e Immersadesk ya que ofrece al usuario experiencias más inmersivas [Ariel 11].

Spatially Inmersive Displays – SID Los sistemas de visores inmersivos espacialmente extienden la idea de los VMD ya que rodean al usuario con múltiples pantallas de visión sobre las que se proyectan los diferentes ángulos de visión del usuario dentro del mundo virtual. Así se consigue un mayor grado de inmersión, ya que el usuario no nota la presencia de las pantallas individuales, solo distingue una única pantalla [Alonso 01].

IMAX La idea fue creada por Silicon Graphics y se trata de una pantalla curvada donde se proyectan imágenes de manera que la salida sea una

única imagen curvada hacia el usuario. Se pretenden utilizar pantallas lo suficientemente grandes para llenar todo el campo de visión de los usuarios. La inmersión no es elevada ya que no hay ningún sistema de seguimiento para los usuarios [Martínez 11].

Interfaces de los sistemas de Realidad Virtual. A continuación vamos a ver los diferentes interfaces que utilizan los sistemas de realidad virtual para alcanzar un grado aceptable de inmersión. Para ello nos vamos a basar en la discusión sobre el tema realizada por Christine Youngblut para el Institute For Defense Analyses (IDA).

Visión estereoscópica De todos los sentidos que tiene el ser humano, la visión es uno de los que se absorbe mayor cantidad información del mundo exterior. Es más, la mayoría de veces ocurre que si la información recibida por varios canales sensoriales es contradictoria, y una de esos canales es el visual, la información recibida visualmente prevalece sobre las demás. Por eso es necesario conocer en profundidad todo el proceso de visión tanto a nivel morfológico como psicológico para así poder presentar al usuario la información de la forma más parecida posible a que si fuera real [Armendáriz 03].

Gafas para Anáglifos Es el método más rudimentario para la implementación de visión estereoscópica. Se realiza mediante gafas que utilicen filtros de colores complementarios para cada ojo, rojo-azul, rojo-verde, ámbar-azul. Las imágenes estáticas (anáglifo o dinámicas se presentan en un color diferente para cada ojo, de forma que el ojo que tiene el filtro azul ve el resto de colores salvo el azul. Así se consigue discriminar que imagen se proyecta en cada ojo [Ariel 11].

Gafas Polarizadas En estas gafas en lugar de discriminar la imagen a mostrar a cada ojo por medio del color, se utiliza la luz polarizada. Para ello son necesarios dos proyectores que se encarguen de generar las imágenes en perspectiva, pero cada proyector polarizado de forma diferente. Las gafas en lugar de tener filtros de color tienen filtros polarizadores de forma que solo dejan pasar la imagen correspondiente a cada ojo [Alonso 01].

Gafas estereoscópicas activas Este sistema es similar al anterior con la diferencia que las imágenes para los dos ojos no se proyectan simultáneamente, sino de manera secuencial, primero la imagen correspondiente a un ojo y luego la del otro. Para la discriminación se utilizan unas gafas dotadas con obturadores de cristal líquido (Liquid Cristal Shutter Glasses), de forma que cada ojo ve solamente su imagen correspondiente [Martínez 11].

Otra rama fundamental de la inteligencia artificial y posterior a la visión artificial y realidad virtual esta la realidad aumentada. La Realidad Aumentada (RA), por el contrario, es la mezcla de información computacional o virtual con el mundo real. En una definición clásica, la realidad

aumentada es un tipo de ambiente virtual en el cual el usuario no se sumerge completamente en un mundo virtual sino en una mezcla de éste con el mundo real de tal forma que, para el usuario, aparezcan los objetos virtuales y reales coexistiendo en el mismo espacio. La realidad virtual es un sistema que interactúa con el usuario simulando un entorno real en un entorno ficticio. Este tipo de sistemas generan una sensación de que lo que está ocurriendo es real, aunque no lo sea. La realidad virtual es, básicamente, una técnica fotográfica de 360 grados, que permite movimientos y desplazamientos tanto verticales como horizontales, ofreciendo libertad absoluta de acción, lo que genera una amplia sensación de realismo en el usuario mediante una estimulación de los cinco sentidos [Nieves 12], [Ariel 11], [Morcillo 14] y [Martínez 11].

Referencias Bibliográficas

[Martínez 11]

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