Cuando se habla de Realidad Virtual, tal vez las imágenes que vienen a la mente son las inspiradas por películas como “The Lawnmower Man” o más recientemente “The Matrix”. Estas y otras producciones cinematográficas, presentan un estado de la tecnología que aún no se ha alcanzado, y estimulan la imaginación al mostrar la posibilidad de crear simulaciones que sean indistinguibles o mucho más atractivas que la misma realidad. Lo cierto es, que estamos aún lejos de tener simuladores que confundan la mente del usuario a tal grado, que ya no sea posible distinguir lo real de lo sintético.
Simular realidades alternativas y entornos virtuales, implica una gran cantidad de áreas de conocimiento. La idea principal es que el camino hacia una simulación de la realidad, pasa por la estimulación simultánea y coherente de todos nuestros sentidos: vista, oído, olfato, tacto y gusto. La mayor parte de la investigación y el desarrollo se han enfocado en la vista y el oído. El primer prototipo de visualización de inmersión total, que utilizó tecnología digital fue el Head Mounted Display (HMD), desarrollado por Ivan Sutherland y Bob Sproull del XEROX PARC en 1962.
El HMD de Sutherland y Sproull, fue uno de los primeros intentos por presentar al usuario una interfase en la que la interacción imitara la forma en que nos desenvolvemos en la vida real: las imágenes presentadas en una pantalla situada frente a los ojos, se actualizan dependiendo de los movimientos de la cabeza, como si el usuario estuviera “dentro” del entorno artificial. La tecnología del HMD ha evolucionado mucho en cuanto a la calidad de las imágenes, pero nunca ha tenido mucha aceptación, debido a que el dispositivo es muy incómodo (ver cybersickness).
Recientemente, los sistemas de visualización han adoptado el uso de proyectores, y entre los dispositivos más sofisticados, se encuentran los CAVE (Cave Automatic Virtual Environment), seis o más pantallas de proyección que forman un área en la que, el usuario puede colocarse y verse rodeado de imágenes sintéticas proyectadas en estéreo –simulando profundidad– con la ayuda de lentes polarizados especiales. La calidad de las imágenes sintéticas, ha mejorado mucho con los desarrollos del hardware especializado para la síntesis de gráficas en 3D. Hoy en día una PC con tarjeta de gráficos profesional, tiene poder de cómputo suficiente para visualizar escenas animadas complejas de gran realismo. Para tener una idea más clara, una aplicación 3D actual, es capaz de animar una escena urbana (parques y edificios), con alrededor de 35 mil personajes con comportamiento interactivo e independiente de alta calidad visual, a más de 30 cuadros por segundo (calidad de cine) para más información: http://vrlab.epfl.ch (VRlab-EPFL Suiza). En cuanto al audio, las tecnologías actuales permiten la reproducción de sonido envolvente de alta calidad, y podemos decir que en buena medida, este reto ha sido superado.
El resto de los sentidos presentan problemas mucho más complejos de atacar, siendo el olfato y el gusto los menos estudiados. Sin embargo, existen trabajos de investigación relevantes que tratan de resolver el problema de la producción y liberación controlada de diversos tipos de aromas. Así mismo, hay prototipos como el “food simulator” que trata de imitar el masticar y saborear alimentos –un tipo particular de interfase háptica– (ver los trabajos de H. Iwata, Universidad de Tsukuba, Japón).
Considerando el trabajo de investigación y los productos ya existentes en el mercado, el tacto es el tercer sentido humano más estudiado. Las interfaces hápticas (haptic interfaces) son dispositivos electromecánicos –robots–, que permiten simular la sensación de tocar objetos con las manos y otras partes del cuerpo, como el torso. Las interfases hápticas más comunes son los sistemas tipo PHANTOM. Estos dispositivos son brazos mecánicos con una especie de pluma o estilete, la cual, al ser manipulada por el usuario, permite simular la resistencia de diferentes materiales; como si tocáramos con una pluma, superficies con distinta textura y resistencia: metales, rocas, esponjas, etcétera. Otros dispositivos hápticos comerciales, son los producidos por la compañía Immersion Co. tales como la “Haptic Workstation”: un exoesqueleto que produce retroalimentación de fuerza en las muñecas y los dedos de ambas manos. Al combinar estas interfases con un sistema de sonido envolvente y un HMD, o un sistema CAVE, se pueden obtener entornos virtuales interactivos, muy útiles para realizar estudios de ergonomía en cabinas de todo tipo de vehículos; simulaciones de intervenciones quirúrgicas; terapias de inmersión total para el tratamiento de fobias (fobia social, aracnofobia, claustrofobia) y juegos de video, entre otros.
Son muchos los retos de investigación a superar, antes de tener un sistema de Realidad Virtual en verdad convincente y accesible al público. En su mayoría, los prototipos actuales son desarrollados por universidades y empresas que le apuestan a las tecnologías emergentes. Sin embargo, poco a poco los frutos de la investigación se van filtrando en aplicaciones comerciales, y hoy en día tenemos efectos visuales de gran realismo en el cine y en juegos de video. Estos últimos son lo más cercano al triángulo ideal de la Realidad Virtual, pues son la integración de tres componentes principales: interacción, inmersión y tiempo real. Una de las áreas de investigación más vanguardistas, en cuanto al componente interactivo se refiere, son las llamadas “brain interfaces”, trabajos pioneros encaminados a utilizar las señales eléctricas producidas por el cerebro y capturadas mediante electrodos, como medio de comunicación del usuario con la computadora. Los avances actuales permiten un control con cierta precisión del cursor de un mouse y la ejecución de acciones simples como abrir o cerrar una aplicación. Quizás el fin último será llegar a un sistema como el de “The Matrix”, en el que la simulación interactiva se realice estimulando directamente el cerebro, pero afortunada o desafortunadamente, aún estamos muy lejos de ello.
La experiencia demuestra que, no se requiere de dispositivos muy complejos para lograr una inmersión total del usuario, y hacerle olvidar el mundo que lo rodea en favor de una realidad alternativa. Una pantalla de computadora o televisión con imágenes y sonido bien diseñados, son capaces de mantener la atención del usuario y aislarlo del mundo exterior por horas y hasta días, como todo buen aficionado a los videojuegos podrá constatar.
En todo caso, a los interesados en incursionar en el fascinante mundo de la Realidad Virtual, les recomiendo documentarse en temas de gráficas por computadora, aprender a programar aplicaciones en OpenGL y/o Direct3D (DirectX) y revisar la abundante literatura científica sobre interacción humano-computadora, entornos virtuales y Realidad Virtual en general.
Acerca del autor
El Dr. Mario Arturo Gutiérrez Alonso es profesor asistente del Departamento de Computación y Sistemas de Información de la Escuela de Ingeniería y Arquitectura del ITESM Campus Toluca. Sus áreas de interés son la Realidad Virtual, Animación 3D y la Inteligencia Artificial aplicadas al desarrollo de interfaces multimodales y simulación.
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