sistemas de realidad virtual

SISTEMAS DE REALIDAD VIRTUAL

HECHO POR:

INDICE•¿QUÉ ES?

•LAS 3 “I” DE RV

•TIPOS DE RV

•FUNCIONAMIENTO

•COMPONENTES DEL SISTEMA

•EQUIPOS DE TECNOLOGÍA

•DISPOSITIVOS DE ENTRADA

•DISPOSITIVOS DE SALIDA

•BIBLIOGRAFIA

• VIRTUAL: Algo que percibimos pero que no se corresponde con la realidad en ese espacio-tiempo (espejismo, grabación virtual, película)

• REALIDAD: Todo aquello que se puede percibir por medio de los sentidos (directa), de máquinas (indirecta) o que nos han contado (referenciada)

¿QUÉ ES?La tecnología de la Realidad Virtual permite sumergir a un usuario en un ambiente tridimensional simulado por el computador, de forma interactiva y autónoma en tiempo real.

En un entorno virtual se puede aprender a manipular equipos sofisticados, aprender a conducir, realizar operaciones, conocer una construcción antes de que se construya y muchas cosas más.

De esta forma, se puede estar en entornos virtuales que simulen o que sean réplica exacta de lugares existentes o simplemente en lugares imaginarios permitiendo la interacción con los elementos allí ubicados.

¿QUÉ ES?La Realidad Virtual explota todas las técnicas de reproducción de

imágenes y las extiende, usándolas dentro del entorno en el que el usuario puede examinar, manipular e interactuar con los objetos expuestos.

Un mundo virtual es un modelo matemático que describe un "espacio tridimensional", dentro de este "espacio" están contenidos objetos que pueden representar cualquier cosa, desde una simple entidad geométrica, por ejemplo un cubo o una esfera, hasta una forma compleja, como puede ser un desarrollo arquitectónico, un nuevo estado físico de la materia ó el modelo de una estructura genética.

¿QUÉ ES?

A fin de cuentas, un entorno virtual es una interfaz de usuario que implica simulación en tiempo real e interacción a través de múltiples canales sensoriales (visión, sonido, tacto, olor, gusto)

LAS 3 ‘I’ DE LA RV

InmersiónEl usuario pierde el contacto con la realidad al

percibir únicamente estímulos del mundo virtual.

InteracciónEl usuario puede interactuar con el mundo virtual.

Objetivo: tiempo real.

ImaginaciónCapacidad de la mente para percibir cosas que

no existen.

TIPOS DE REALIDAD VIRTUALSistemas inmersivos:

• El usuario se siente dentro del mundo virtual. • Utiliza accesorios como guantes, trajes especiales, visores o cascos.• Este tipo de sistemas son ideales para aplicaciones de entrenamiento o capacitación.

Sistemas semi-inmersivos

• Se caracterizan por ser 4 pantallas en forma de cubo ( tres pantallas forman las paredes y una el piso).

• 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.

• Son usados para visualizaciones donde se requiere que el usuario se mantenga en contacto con elementos del mundo real.

Sistemas no inmersivos

• Aquellos donde el monitor es la ventana hacia el mundo virtual.• La interacción es por medio del teclado, micrófono, ratón o joystick.• Este sistema es idóneo para visualizaciones científicas, también son usadas como medio de

entretenimiento.

COMO FUNCIONALas partes básicas de un sistema de realidad virtual son: el modelo de simulación, la representación del ambiente virtual, la entrada/salida y por supuesto el usuario.

• Modelo de simulación: El modelo es la representación matemática del sistema que se está presentando. Un modelo virtual necesita responder dinámicamente en respuesta de la entrada del usuario.

• Entrada: Los dispositivos de entrada se utilizan para interactuar con el ambiente virtual como puede ser un joystick o guantes, pedales, el teclado o el mouse, cascos, etc.

• Salida: La salida se refiere a la tecnología mediante la cual el usuario percibe estímulos, esta tecnología abarca un amplio rango y va desde aparatos de despliegue visual, sistemas sonoros, sistemas sensoriales, entre otros.

• Usuario: El usuario es la razón de existir de un sistema de realidad virtual, es el que recibe los estímulos de parte del sistema y se encarga de retroalimentarlo y definir su comportamiento.

CICLO DE SIMULACIÓNLeer geometría

Comunicación con sensores

Mover objetos según información de los sensores

Pre-Proceso

Procesar audio

Renderizar imagen derecha e izquierda

Procesar acciones del usuario

Ejecutar funciones de los objetos

No tiempo real

Tiempo real

FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA

Un requerimiento básico es capturar la posición de la cabeza del usuario (según el sistema de visualización bastará conocer la posición de la cabeza), también es frecuente capturar movimientos de la mano y de los dedos de la mano.

En el caso de la simulación visual, los algoritmos de síntesis de imágenes calculan la imagen en el frame buffer (la posición y orientación de la cabeza del usuario).

FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA

Lo mismo pasa con los estímulos para el resto de sentidos, son calculados por los algoritmos de simulación, traducidos en señales digitales para el hardware y finalmente convertidos en estímulos físicos para los dispositivos de salida.

COMPONENTES DEL SISTEMA


Computador:

El computador se encarga de llevar a cabo la simulación de forma interactiva, basándose en el modelo geométrico 3D.

Los computadores que se utilizan para realidad virtual son estaciones de trabajo con prestaciones gráficas avanzadas que están implementadas por hardware.


Modelo geométrico 3D:

Un sistema de realidad virtual tiene que permitir explorar la escena de forma interactiva y ver el mundo virtual desde cualquier punto de vista, es necesario disponer de una representación geométrica 3D, que permita hacer los cálculos de imágenes, generación de sonido espacial, cálculo de colisiones, etc.

EQUIPOS Y TECNOLOGIA

Para el desarrollo de esta tecnología hay que disponer de equipos de proyección estereoscópica, dispositivos hápticos de 6DOF y un sistema de posicionamiento óptico de 6 cámaras para realizar simulaciones en diferentes áreas. Al mismo tiempo, también se han desarrollado aplicaciones más sencillas, en lenguaje VRML combinado con texto en html, para ser visualizadas en PC’s convencionales, sin requisitos complejos de software y para usuarios no familiarizados con la Realidad Virtual.

DISPOSITIVOS DE ENTRADA

•Los periféricos de entrada se encargan de capturar las acciones del participante y enviar esta información al computador.

•Los periféricos de entrada más frecuentes en realidad virtual son los posicionadores, los guantes y los micrófonos, entre otros.

Cascos

•También llamados HMD (Head Mounted Display)

•Es el periférico más antiguo que se utiliza. Consiste en un dispositivo sujeto a la cabeza con una pantalla delante de cada ojo

•Se consideran dispositivos de entrada-salida ya que detectan la posicion de la cabeza y muestran imágenes en el mismo dispositivo

•Tradicionalmente la mayoría tenían dos pantallas diferenciadas, una para cada ojo, pero eran incómodos y muy caros por lo que solo se usaban para usos militares, de formación o de investigación como la mayoria de perifericos de realidad virtual

•OculusRift y Personal 3D Viewer (Sony) son los ejemplos más conocidos de este tipo de dispositivos


Cascos - Estereoscopio


Cascos – Oculus Rift (Oculus VR)

•Oculus VR es una empresa muy joven pero que ha revolucionado el mundo de la tecnología con su Oculus Rift

•Con el objetivo de crear un visor “low-cost”, creó un visor sencillo, ligero, de baja latencia y con un gran campo de vision, con una pantalla de tablet de resolucion moderada, una lente para cada ojo y unos sensores que seguían la inclinación de la cabeza (posicionamiento relativo)

•En lugar de pantallas curvas, la deformación de la imagen la hace el software y al ampliar la imagen con las lentes se consigue un amplio campo de vision de forma relativamente barata



•Para crecer, Oculus VR creó una campaña de Kickstarter ofreciéndose a distribuir Kits para Desarrolladores a cambio de financiar su proyecto

•El visor que se distribuyó (el DK1) tuvo un éxito tremendo y llegaron a venderse hasta su retirada más de 55000 kits


Cascos – Oculus Rift (Oculus VR) – evolución


Posicionamiento relativo Posicionamiento absoluto

prototipo DK1 versión HD Crystal Cove DK2

Cascos – Oculus Rift (Oculus VR) – evolución


Diseño hipotético del CV1 presentado en el GDC 2014

Cascos – Project Morpheus (SONY)

•SONY, a la vanguardia de la tecnología, ya tenía un prototipo de casco de realidad virtual antes de que apareciera Oculus VR con su Oculus Rift pero no llegó tan lejos como Oculus Rift

•Aprovechando la entrada a la era virtual, SONY ha reinventado su Personal 3D Viewer (HMZT1) por un prototipo de visor para la PS4, el Project Morpheus con características similares al Oculus Rift DK2


Personal 3D Viewer (HMZT1) Project Morpheus

Cascos – Otros

•Como ocurre con todas las innovaciones (smartphones, tabletas, etc) siempre aparecen las imitaciones, que en algunos casos pueden llegar a superar al producto original en algunos aspectos


Durovis Dive (para usar tu teléfono de visor)

VRElia (diseñado y fabricado en España)

True Player GearInfinitEye

Avegant Glyph HMD Neo ProGameFace Labs

Ratones 3D•Parecidos a los ratones normales pero con la particularidad de que actúan en un espacio tridimensional.

•Consiste en múltiples detectores lineales que triangulan el origen de una fuente de luz o calculan un movimiento mediante el registro de movimientos de ruletas situadas bajo una parte móvil.



Guantes

•Instalados en combinación con sistemas de posicionamiento permiten manipular objetos virtuales.

•Algunos posibilitan el feedback háptico, es decir, imitan la resistencia que ofrecen los objetos virtuales.

•Mediante posicionadores calcula los gestos del usuario y los introduce en un medio virtual.


Guantes – leap motion

•LEAP Motion no es un guante pero cumple la misma función: registrar los movimientos de la mano, pero mediante sensores de profundidad


Guantes – leap motion


Sistemas de tracking(Posicionamiento)

•Permiten detectar la posición del observador de forma que se le pueda ofrecer la imagen adecuada.

•Los hay mecánicos, ópticos, magnéticos, acústicos e inerciales.


Sistemas de tracking conocidos(Posicionamiento)

Wii (Nintendo)

PS Move (SONY)

Kinect (Microsoft)

Razer Hydra (Sixsense)

STEM (Sixsense)

inercial inercialinercialóptico óptico

óptico+

Andadores – Virtuix Omni

•Al igual que las mesas de air hockey, la plataforma de este andador plegable que soporta a la persona aprovecha la baja fricción para permitir movimientos rápidos que, mediante sensores, transmiten al mundo virtual

•Esta tecnología también ha ganado fama pero aún le queda madurar


Mesas de visualización.(Workbench, Holobench)

•Son combinaciones de periféricos para visión estereoscópica.

•Están formados por proyectores y pantallas de retroproyección dispuestos en forma de mesa de trabajo.

•Mediante trackers y unas gafas el usuario se ve inmerso en la escena.


DISPOSITIVOS DE SALIDA

Los periféricos de salida se encargan de traducir las señales de audio, video y demás, generados por el computador, en estímulos para los sentidos.

Los efectores se clasifican según el sentido al que va dirigido:

• Efectores visuales (cascos estereoscópicos, pantallas de proyección)

• Efectores de audio (sistemas de sonido, altavoces) de fuerza y tacto (dispositivos táctiles)

• Efectores del sentido del equilibrio (plataformas móviles)


Hay diversos interfaces especializados que pretenden estimular los distintos sentidos, como por ejemplo:

- Representaciones gráficas para realimentación visual

- Hardware para audio 3-D para sonido localizado

- Interfaces hápticas para realimentación de fuerza y tacto

Por el momento el olfato y gusto han sido muy poco investigados.


Reactive Grip (Tactical Haptics)

Este mando transfiere a la mano la sensacion de fuerzas y presiones virtuales sobre la mano, mediante unas partes moviles presentes en el mango


Estimulación Vestibular Galvánica

Es una tecnología que, mediante pequeñas descargas eléctricas de muy bajo voltaje cerca de los oídos, logra alterar nuestro sentido del equilibrio para simular la inercia que tiene nuestro cuerpo al moverse. (Simula la fuerza G)


Displays basados en monitor:

• Usan gafas activas o pasivas

• Varios usuarios pueden mirar un monitor

• Puede existir un solo monitor, o varios (uno a continuación de otro), en cuyo caso la continuidad de la imagen se convierte en un problema


Displays basados en proyector:

• Banco de trabajo exhibiciones (Barco, V-desk)

• De tipo cueva, pared o bóveda (CAVE, RAVE)

CUEVA RV

Cueva de RV: RAVE II (Reconfigurable Virtual Environment) de Fakespace

Tiene 3 módulos de proyección de 3'6 metros de ancho por 3 metros de alto que pueden formar diferentes configuraciones de proyección:

• Habitación donde las paredes y el suelo son pantallas de proyección

• Pantalla plana de 10'8 x 3 metros

• Teatro inmersivo multiangular

• L-shape

• Pantallas de 3'6 x 3 m independientes

• Proyectores CRT de 260 lúmenes y resolución 1280x1024

CUEVA RV


Sonido 3D

-Realimentación de sonido al usuario que interactúa con el mundo virtual

-El sonido puede ser:

monoaural (ambos oídos oyen lo mismo)

biaural (cada oído oye un sonido distinto)

www.realovirtual.com

•Para los que os interese el tema, esta página es el referente español sobre contenidos de realidad virtual•Contiene noticias, foros, videos, podcast y completos articulos de todo lo relativo a la realidad virtual

BIBLIOGRAFIA• http://www.realovirtual.com/es

• http://www.tecnatom.es/inicio/areas-de-actividad/diversificacion/sistemas-de-realidad-virtual

• http://pendientedemigracion.ucm.es/info/multidoc/multidoc/revista/num8/hilera-oton.html#realidad

• http://dac.escet.urjc.es/docencia/RVA/claseInput.pdf

• http://www.slideshare.net/RvunamDgctic/realidad-virtual-8462711

• http://wikipnfi.wikispaces.com/file/view/Realidad+Virtual+clasificacion+y+aplicaciones.pdf

• http://www.lsi.upc.edu/~virtual/SGI/guions/ArquitecturaRV.pdf

http://www.realovirtual.com/es

http://www.tecnatom.es/inicio/areas-de-actividad/diversificacion/sistemas-de-realidad-virtual



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http://www.lsi.upc.edu/~virtual/SGI/guions/ArquitecturaRV.pdf

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