ORÍGENES DE LOS SISTEMAS DE REALIDAD VIRTUAL Y REALIDAD AUMENTADA

Imagen: Sistemas de Representacion presentados por HDM 
Fuente: Holmgren Douglas E, 92 (Design and Construction of a 30 Degree See Through Head Mounted Display)
La Realidad Virtual y  la Realidad  Aumentada surgieron como concepto en la década de los 60, debido a que en el año de 1962, Morton Heilig, crea “Sensorama” un simulador multi sensorial, que creaba un entorno inmersivo mediante la utilización de imágenes, sonido, vibración y olfato [Robinett 1994]. Posteriormente, surgieron los trabajos de Iván Sutherland, el creador de la primera interfaz gráfica de usuario (GUI), y del HDM (Head Mounted Display) en 1968. Por ello a Sutherland se lo considera como el precursor del concepto de mundo virtual o Realidad Virtual (RV), es así que sus creaciones dieron paso a la mayoría de las interfaces de comunicación conocidas hoy en día.

Para el año de 1972 Myron Krueger crea “Videoplace”, el primer sistema que permitía al usuario interactuar con objetos virtuales sin embargo es de anotar que esta tecnología no incluía sistemas computarizados. Esta tecnología, fue remplazada por el video y los sistemas de reconocimiento de movimiento y gestuales también desarrollados por él. [Rheingold, H., 92.]

Adicionalmente a estos proyectos precursores de los Sistemas RV y RA se suma la investigación realizada por la NASA,  para desarrollar herramientas que simulaban entornos realistas destinados a la formación de las tripulaciones espaciales.

Posteriormente Marvin Minsky crea el término “Telepresencia”, para definir la participación física de un usuario remoto, y  Jaron Lanier acuña el término de Realidad Virtual, concretando de esta manera la definición de gráficos  y entornos generados por computadora.

El uso comercial de los sistemas de Realidad Virtual (RV)  y  Realidad  Aumentada (RA) da inicio en la década de los 90 cuando estos emergen de los entornos experimentales. A partir de entonces su uso se ha ido incrementando paulatinamente, llegando a su auge en la actualidad, después de un largo tiempo de investigación. 

El uso de los sistemas RA en la actualidad ha roto los límites entre realidad y ficción. Así mismo se ha difundido al uso profesional y comercial, siendo los ejemplos más comunes  las aplicaciones que se encuentran en los dispositivos móviles, y las computadoras personales.

Esta tecnología se vio limitada en sus inicios por la falta de un Display montado en la cabeza (HMD Head-Mounted Display). La problemática de este dispositivo era su alto costo, su peso excesivo, y los conflictos de integración de la información virtual dentro del entorno físico, pues está condicionada a la vista del usuario. En la actualidad, a pesar de que han sido solucionados la mayoría de estas dificultades, este dispositivo aún no es de uso difundido.

El desarrollo de esta tecnología se enfocó principalmente a suprimir el uso del HMD buscando como alternativas las pantallas de computadora y los dispositivos móviles de forma que su uso sea más flexible y eficiente.

En cuanto se pudo concretar la supresión del HDM para presentar los sistemas RV y RA  en pantallas y otros dispositivos, se permitió que estas tecnologías encuentren nuevas áreas de aplicación tales cómo: museos,  educación y entretenimiento, investigación, industria y la comunidad artística.

Por ejemplo en el campo militar, la NASA ha trabajado en el desarrollo de VPL Research (Visual Programming Language), lo que ha permitido crear simuladores y laboratorios virtuales. Así, se ha llegado a entornos que van más allá de la realidad, como el estar dentro de una molécula, en medio de una tormenta, o en el espacio.

En la medicina se aplica como herramienta de formación, así por ejemplo los cirujanos, mediante los sistemas RV pueden realizar operaciones simuladas para ensayar las técnicas más complicadas, antes de una operación real. 

Otro caso válido es su uso en la arquitectura, de forma que los usuarios pueden desplazarse en construcciones o proyectos en un mundo de Realidad Virtual, además pueden  interactuar con el entorno virtual, por ejemplo abriendo y cerrando puertas o ventanas y encender o apagar las luces del departamento. Además estos sistemas pueden ser usados como herramientas para la detección y anticipación de errores en el diseño y experiencias físicas con ambientes no construidos.

En las áreas de educación y entrenamiento se utiliza esta tecnología para la exploración de cosas y lugares inaccesibles por otros medios. En el campo de la comunicación posibilitan la interacción entre usuarios con intereses afines que no necesariamente están ubicados en el mismo lugar.

REALIDAD VIRTUAL

Imagen: Realidad Aumentada 
Fuente: http://www.miblogtecnologico.com/2010/07/unam-atiende-estres-postraumatico-con.html

Se asocia a la Realidad Virtual con la posibilidad tecnológica de sumergirse en un mundo creado por computador. Este mundo artificial se lo conoce como Entorno virtual, y suprime parcial o por completo al entorno real.

En un mundo virtual los sentidos (vista, oído, tacto y olfato) son estimulados por computadora y nuestras acciones influyen en los estímulos producidos.

Se dice que Iván Sutherland estableció los fundamentos teóricos
de la realidad virtual en 1965, describiendo lo que en su opinión sería el dispositivo de visualización ideal:

“The ultimate display would, of course, be a room within which the computer can control the existence of matter. A chair displayed in such a room would be good enough to sit in. Hand cuffs displayed in such a room would be confining, and a bullet displayed in such a room would be fatal. With appropriate programming, such a display could literally be the Wonderland into which Alice walked.”

“El display final, por supuesto, sería un cuarto en el que el equipo puede controlar la existencia de la materia. De modo que el usuario tuviera la capacidad de sentarse en una silla proyectada en esta sala. Las esposas que aparecen en estas salas tendrían la capacidad de condenar al usuario al confinamiento y una bala que en esta sala sería fatal. Con la  programación  adecuada tal display podría ser, literalmente, el país de las maravillas en el que Alicia caminó”

Las soluciones técnicas de visualización de la realidad virtual se propusieron aún antes de Iván Sutherland. Como se mencionó el  cineasta  Mort  Heilig inventó el Simulador “Sensorama”, que permitía a un usuario visualizar una  película 3D con sonido estéreo; además esta unidad disponía de equipamiento que simulaba vibraciones mecánicas, viento,  y aromas.

Varios proyectos de investigación sucedieron al trabajo de Iván Sutherland,  y estuvieron enfocados al mejoramiento de la calidad de la simulación, al manejo de luces, perspectivas, aplicación de texturas, entre otros.

SÍNTESIS CRONOLÓGICA SISTEMAS RV Y RA

A continuación una breve reseña  en orden cronológico del trabajo de Sutherland y de los trabajos que dieron paso a la evolución de los Sistemas de Realidad Virtual.

1966: Iván Sutherland inventa el HMD.

1975: Myron Krueger crea “Videoplace” que permite por primera vez la interacción de los usuarios con objetos virtuales.

1989: Jaron Lanier pone en circulación el término REALIDAD VIRTUAL y crea la primera actividad comercial en torno a los mundos virtuales.

1992: Tom Caudell crea el termino REALIDAD AUMENTADA; Steven Feiner, Blair MacIntyre y Doree Seligmann realizan la primera utilización importante de un sistema de RA en un prototipo denominado “Karma”, el cual es presentado en la conferencia de la interfaz gráfica, el 17 de febrero de 1993 en Indianápolis (según la publicación “Communications of the ACM” del año 1993).

1999: Hirokazu Kato desarrolla el primer software destinado a la realización de aplicaciones de Realidad Aumentada, “ARToolKit” en el  HitLab y se presenta en SIGGRAPH ese año.

2000: Bruce H. Thomas desarrolla ARQuake, el primer juego al aire libre con dispositivos móviles de RA y se presenta en el Simposio Internacional “Symposium on Wearable Computers”.

2008: Wikitude AR Travel Guide (Guía Turística RA de Google) creada por la empresa Mobilizi sale a la venta el 20 de octubre de 2008 con el teléfono Android G1.

2009: ARToolkit es trasladado a Adobe Flash como FLARToolkit, Librería  Action Script 3.0, por Saqoosha, con lo que la realidad aumentada llega al navegador Web.

2009: Se crea el logo oficial de la Realidad Aumentada con el fin de estandarizar la identificación de la tecnología aplicada en cualquier soporte o medio por parte del público general.

En síntesis 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 podría ser tomada como una técnica fotográfica de 360 grados, que interpreta el movimiento y el desplazamiento del sujeto de la simulación , ofreciendo libertad de acción en los 3 ejes cartesianos , con la meta de generar una amplia estimulación de los sentidos que desemboquen en la  percepción de realismo.

REALIDAD AUMENTADA

Video: La Realidad Aumentada llega a la Publicidad
Fuente: http://www.youtube.com/watch?v=NnMFqhLYtwg

Uno de los conceptos básicos de los sistemas RA contrasta con la de  los sistemas RV, debido que en las aplicaciones de Realidad Aumentada el entorno real no se suprime y ni se otorga al usuario la sensación de estar ubicado en un entorno artificial completamente modelado por computadora; el entorno real juega un papel dominante al integrar los elementos generados por computadora con el entorno real, entonces la Realidad Aumentada completa la percepción e interacción del usuario con el mundo.

La realidad aumentada enfrenta entonces un problema fundamental ya que los componentes de un entorno real son mucho más difíciles de controlar que los entornos virtuales donde los estímulos están programados.

La realidad aumentada toma parte de la simulación de un entorno ficticio de la realidad virtual para añadirlo sobre un escenario real. De esta manera los sentidos detectan un escenario físico real,  enriquecido con información que no existe en el escenario físico original y que es proporcionada por un sistema informático.

Se puede definir a la realidad aumentada como un sistema informático que mezcla información virtual de cualquier tipo, desde imágenes 2D, texto o figuras 3D, con un escenario físico real.

Fue Iván Sutherland quien sugirió que por el contrario de los sistemas existentes, el usuario de este tipo de dispositivo de visualización ideal debería  ser  capaz de  interactuar con el entorno virtual.  Lo cual le llevo a desarrollar el primer dispositivo de visualización para cabeza (Head-Mounted Display - HMD), y ponerlo en  funcionamiento, a partir de este dispositivo se considera el nacimiento de la realidad aumentada, dado que en él se usaban espejos semi-plateados como combinadores ópticos, que permitían al usuario ver simultáneamente las imágenes generadas por computadora reflejadas por tubos de rayos catódicos y objetos de la habitación. Adicionalmente, este dispositivo utilizaba sensores mecánicos y ultrasónicos para medir la posición de la cabeza del usuario, lo cual devolvía un correcto registro del entorno real y los gráficos virtuales superpuestos.