Tecnologías multimedia y también interacción/Realidad Virtual

La realidad virtual(VR, por sus siglas en inglés) es el término usado para describir un entorno tridimensional, generado por ordenador en el que se puede explorar e interactuar con una persona. Esa persona se transforma en parte de este mundo virtual o está inmerso dentro de este entorno y es capaz de manipular objetos o hacer una serie de acciones en ese ambiente.

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1) Introducción a la realidad virtual

Se puede también definir la VR como la inducción de una meta de conducta en un organismo a través de el empleo de la estimulación sensorial artificial, al tiempo que el organismo tiene poca o ninguna conciencia de la interferencia.

En esta definición aparecen cuatro componentes claves. Son los siguientes:

• Objetivo de conducta: El organismo está teniendo una "experiencia" diseñada por un autor. Los ejemplos incluyen volar, caminar, explorar, ver una película, y la socialización con otros organismos.
  
• Organismo: Podrías ser tú, otra persona, o bien aun otra forma de vida como cucarachas, peces, roedores, o un mono, por servirnos de un ejemplo.
  
• Estimulación sensorial artificial: A través de la ingeniería, uno o bien más sentidos del organismo se pueden apropiar, y sus aportaciones comunes se reemplazan por la estimulación artificial.
  
• Conciencia: Al paso que tiene la experiencia, el organismo semeja no percatarse de la interferencia, con lo cual se "engaña" en esa sensación en un mundo virtual. Esta falta de conciencia conduce a una sensación de presencia en otro planeta, o la aceptación de que sea natural.

La idea de "engañar" a un organismo se puede explicar utilizando las investigaciones realizadas en neurobiología. Cuando los animales exploran su entorno, se forman estructuras neuronales compuestas por células de localización para codificar información espacial sobre su ambiente. Cada célula de localización es activada precisamente cuando el organismo vuelve a un sitio en particular. Se ha probado que estas estructuras neuronales se pueden formar en un organismo aun cuando tiene una experiencia de VR.

En otras palabras, nuestros cerebros pueden formar células de localización para los lugares que no son reales. Esta es una clara indicación de que la RV está engañando a nuestro cerebro, cuando menos parcialmente.

La mayoría de las experiencias de realidad virtual implican otro componente fundamental: la interacción. En el caso de VR en el que la estimulación sensorial no depende de las acciones tomadas por el organismo, éste tiene un control parcial sobre la estimulación, que puede cambiar a consecuencia de los movimientos del cuerpo, incluyendo los ojos, la cabeza, las manos o las piernas. Otras opciones incluyen los comandos de voz, ritmo cardíaco, la temperatura corporal, y conductancia de la piel (por servirnos de un ejemplo, si estás sudando).

La realidad virtual se implementa en general usando la tecnología informática. Hay una gama de sistemas que se usan para este propósito, como auriculares, cintas de correr omnidireccionales y guantes especiales. Estos se emplean para alentar realmente nuestros sentidos junto con el objetivo de crear la ilusión de realidad.

Esto es más difícil de lo que parece, puesto que nuestros sentidos y cerebros han evolucionado para proporcionar una experiencia finamente acompasada. Estos temas que dividen a las experiencias de realidad virtual convincentes o agradables de los discordantes o bien desapacibles son en parte técnica y en parte ideal. La tecnología de realidad virtual debe tener en cuenta nuestra fisiología. Por servirnos de un ejemplo, el campo visual humano no ve como un cuadro de video. Tenemos (más o menos) ciento ochenta grados de visión y, si bien no siempre y en todo momento somos siendo conscientes de la visión periférica, si no se tiene nos daríamos cuenta. De igual modo, cuando los ojos y el sistema vestibular en los oídos dicen están en conflicto puede causar mareo, como sucede por servirnos de un ejemplo con ciertas personas en los navíos o cuando leen dentro de un vehículo en movimiento.

Una aplicación de realidad virtual debe lograr obtener la combinación de hardware, software y la sincronización sensorial necesaria que consiga algo conocido como una sensación de presencia, en donde el sujeto realmente se siente como que está presente en ese entorno.

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2) Tipos de realidad virtual

En VR se entiende como inmersión la sensación de estar en un entorno o bien planeta particular, por ejemplo, un mundo en 3 dimensiones. El propósito es que la interacción completa en este mundo permita a la persona explorar y usar su imaginación.

Hay muchos géneros de entornos de realidad virtual, cada uno con su nivel de inmersión y características. Algunos de los cuales son:

2.1) Realidad virtual inmersiva

Se consigue una inmersión total, hasta el punto de sentir que se accede a un planeta diferente.

Como por servirnos de un ejemplo de realidad inmersiva tenemos CAVE(acrónimo de "Cave Automatic Virtual Environment"), se trata de un espacio en forma de cubo en el que se muestran las imágenes de una serie de proyectores. Una configuración estándar CAVE incluye: paredes traseras de proyección, proyección cara abajo, altavoces en diferentes ángulos, rastreo sensores en las paredes, sonido / música y vídeo. La persona lleva un HMD que muestra una imagen tridimensional a través de un proceso conocido como estereoscopia. Aquí es donde se muestra a alguien 2 imágenes - una por cada ojo - la que el cerebro combina en una sola imagen.

Estas imágenes son generadas por ordenadores potentes y un sistema de atrapa de movimiento que registra las acciones de la persona dentro de la CAVE. Estas acciones se transforman en una serie de imágenes que luego se muestran a través de sus lentes.

Una característica principal del sistema CAVE es la interacción. La combinación de la interacción y de inmersión total es famosa como la telepresencia en la que una persona puede literalmente perderse dentro del ambiente virtual.

La interacción se lleva a cabo usando una variedad de dispositivos de entrada, por poner un ejemplo, una palanca de mando, encalla o bien un dispositivo háptico, esto es un guante de datos. Esto permite a la persona interaccionar con los objetos, por servirnos de un ejemplo, de tracción, torsión o de agarre por medio del tacto. La capacidad de hacer esto se conoce como la háptica.

Un sistema háptico también permite que la persona pueda probar una reacción conocida como force retroalimentación. Estas reacciones adoptan la forma de vibraciones o bien otras formas de movimiento y contribuyen a la experiencia. Frecuentemente están acompañados por sonido, vídeo y / o imágenes.

2.2) Realidad virtual semi-inmersiva

Un ejemplo de este género de RV es un simulador de vuelo. Normalmente consiste en una pantalla cóncava, un sistema de proyección grande y un monitor. Es similar a las grandes experiencias de pantalla visto en los cines IMAX.

El espectador se transforma en una parte del entorno mas no está totalmente sumergido.

2.3) Entornos virtuales colaborativos

Es un espacio en el que múltiples personas interactúan entre sí, a menudo en diferentes lugares. La meta es que estas personas puedan compartir ideas y experiencias en un ambiente cooperativo - de ahí el nombre.

Ejemplos de estos ambientes son:

• Marketing: interacción con los consumidores
• La formación en situaciones peligrosas / dañinas
• Entretenimiento social, por ejemplo, en juegos de varios jugadores

Los beneficios de estos ambientes son nuevas formas de comunicación y cooperación: permiten a los participantes desarrollar nuevas formas de usar los datos que más tarde se utilizarán en el planeta real.

Esta es una forma dinámica e innovadora de trabajar puesto que deja a las personas interactuar, mudar o alterar los datos en estos ambientes. Está en contraste con la manera estática, lineal de trabajo en el que la información se transmite de una persona a otra y niega la ocasión de explorar.

2.4) Realidad mixta

Combina de alguna forma elementos tomados directamente de la realidad (imagen y sonido real) con elementos virtuales o provenientes de otros contextos, a menudo siendo capaz de identificar algunos aspectos de la realidad, como semblantes, objetos 3D y cosas así. También llamada RA o Virtualidad aumentada según sea el aspecto que predomine.

Una de las aplicaciones más populares para desarrollar aplicaciones de RA es Vuforia, cuyo uso es gratis para estudiantes y que puede integrarse con entornos de desarrollo de videojuegos como Unity. Con esta herramienta se puede hacer reconocimiento de imágenes, indicándole el tipo de 'marcador' que se quiere advertir, haciendo un seguimiento de los cambios de la imagen en relación a dicho marcador, y dejando sobreponer los elementos virtuales encima de la imagen auténtica. Otras herramientas populares son Kudan y la opción alternativa, algo más modesta, de código libre ARToolkit.

En el planeta de la producción audiovisual es útil poder grabar en tiempo real a un actor en un escenario virtual, por ejemplo, o también cuando se efectúa marketing de realidad virtual, es esencial conectar los dos mundos para que "se entienda" la experiencia completa.

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3) Aplicaciones de la realidad virtual

La era moderna de la RV fue provocada por los avances en las pantallas, sensores, y la tecnología de la computación en la industria de los Móviles inteligentes. Desde el diseño Oculus Rift de Palmer Luckey dos mil doce, el planeta ha ido cambiando rápidamente como por servirnos de un ejemplo, en la creación de auriculares de realidad virtual en serie con el propósito de lograr poder colocarlos en las manos de una amplia pluralidad de personas. Esta tendencia es similar en muchos aspectos a las revoluciones del computador personal y del navegador; a medida que más personas tengan acceso a la tecnología, el conjunto de cosas que se pueden hacer con él amplía considerablemente.

Allí donde es demasiado peligroso, caro o poco práctico hacer algo (en “nuestra realidad”), la realidad virtual es la respuesta. Desde pilotos de combate en formación a las aplicaciones médicas dedicadas a cirujanos en formación, la realidad virtual nos deja tomar riesgos virtuales con el objetivo de ganar experiencia del planeta real. Como el coste de la realidad virtual está reduciendo y se está convirtiendo en más comercial se aguardan otros usos, como las aplicaciones de educación o de productividad. La realidad virtual y la realidad aumentada podrían cambiar la forma en que nos relacionamos con nuestras tecnologías digitales, continuando con la tendencia de la humanización de nuestra tecnología.

Las aplicaciones que en nuestros días encontramos de la realidad virtual a actividades de la vida cotidiana son muchas y distintas. A continuación se comentan ciertas de ellas:

3.1) Usos militares

Es particularmente útil para la formación de soldados para situaciones de combate u otros lugares peligrosos donde tienen que aprender a reaccionar de una manera apropiada.

Una simulación de realidad virtual les deja formarse sin los riesgos del mundo real. Se han probado que estos entrenamientos son seguros y menos costosos que los métodos tradicionales de formación.Los usos militares incluyen:

• simulación de vuelo,
• simulación del campo de batalla,
• la formación del médico (en el campo de batalla),
• vehículos de simulación,
• campos de entrenamiento virtual,
• para tratar el trastorno de estrés post-traumático. Los soldados que sufren de traumas en el campo de batalla pueden aprender a lidiar con sus síntomas en un entorno "seguro". La idea es que al estar expuestos a los factores desencadenantes de su condición se ajusten gradualmente. Esto tiene el efecto de disminuir sus síntomas y les deja hacer frente a situaciones nuevas o inesperadas.

La ventaja es que deja que grandes grupos de estudiantes interactúen unos con otros, así como dentro de un ambiente tridimensional. Es capaz de presentar a los estudiantes datos complejos de forma alcanzable a la vez que se divierten. Además estos estudiantes pueden interaccionar con los objetos de ese entorno con el fin de descubrir más sobre ellos.

Hay dos formas de utilización de la realidad virtual en el aula: la primera consiste en un computador tradicional, a través del cual, el estudiante explora un ambiente virtual mediante un computador, el teclado y el ratón. La segunda forma es completamente inmersiva y requiere que el estudiante use gafas o bien casco de realidad virtual o bien HMD (del inglés head-mounted display) y el guante de datos - para la interacción - en un entorno virtual. Este ambiente puede tomar la forma de una serie de pantallas de gran tamaño o bien un sistema de realidad virtual CAVE completa.

Una de los beneficios de esta tecnología es que permite a los profesionales sanitarios aprender nuevas habilidades, así como actualizar las existentes en un entorno seguro. Los usos en la salud incluyen:

• Permiten simulaciones sin causar ningún riesgo a los pacientes. Por servirnos de un ejemplo, el sistema HumanSim que deja a médicos, enfermeras y otro personal médico interaccionar con los demás en un entorno interactivo. Se implican en escenarios de entrenamiento en los que deben interaccionar con un paciente, mas dentro de un entorno 3D. Esta es una experiencia de inmersión que mide emociones de los participantes a través de una serie de sensores.

• Diagnósticos: permite a los médicos llegar a un diagnóstico en combinación con otros métodos tales como resonancias magnéticas. Esto elimina la necesidad de procedimientos invasivos o cirugía. Se puede encontrar más información en el paper [Using virtual reality for medical diagnosis, training and education.

• Cirugía robótica virtual: La realidad virtual se utiliza con fines de formación y, también en el campo de la telecirugía recóndita. La característica principal de este sistema es la force retroalimentación cuando el cirujano tiene que ser capaz de medir la cantidad de presión al efectuar un procedimiento delicado. Por servirnos de un ejemplo, el sistema RoSS que introduce al usuario a los fundamentos de la cirugía asistida por robot.

• Terapias de realidad virtual: La terapia cognitiva conductual (TCC) es un tratamiento psicoterapéutico administrado por un terapeuta con experiencia en trastornos de salud mental y, específicamente, en la TCC. Normalmente, los pacientes asisten a un número limitado de sesiones que se centran en un inconveniente específico, ayudando al paciente a identificar, reconocer y cambiar patrones de pensamiento y sentimientos perturbadores que están conduciendo a las opiniones y comportamientos negativos o destructores. La realidad virtual es ahora suficientemente convincente para simular muchos de estos estímulos que inducen ansiedad, y es una forma segura, controlable y eficaz para llevar a cabo diferentes tipos de terapias.

3.2) En los negocios

Se está usando la VR en los negocios en visitas virtuales de un ambiente empresarial, la formación de nuevos empleados o por ejemplo, vistas de 360º de los productos. Muchas empresas han adoptado la realidad virtual como una forma rentable de desarrollar un producto o servicio. Por poner un ejemplo, les deja probar un prototipo sin desarrollar varias versiones de éste (puede ser largo y costoso).

3.3) En ingeniería

Incluye el uso de herramientas de modelado 3D y técnicas de visualización como parte del proceso de diseño. Esta tecnología permite a los ingenieros ver su proyecto en 3D y conseguir una mayor comprensión de cómo marcha. Además de que pueden detectar los defectos o riesgos potenciales antes de su implementación. También permite que el equipo de diseño observe su proyecto en un entorno seguro y haga los cambios cuando sea preciso.

3.4) En los deportes

Se emplea como una ayuda para medir el desempeño deportivo, así para efectuar análisis sobre la técnica deportiva. También se utiliza en el diseño de la ropa / equipamiento deportivo y como una parte de la campaña para prosperar la experiencia de la audiencia.

3.5) Reconstrucción de la herencia cultural

Consiste en la recuperación a través de la simulación de piezas únicas de la antigüedad que han sido destruidas o se encuentran degradadas. En algunas, a partir de unos pocos restos se pueden simular piezas enteras. Además, la realidad virtual deja enseñar la pieza en perfectas condiciones en diversos lugares del planeta al unísono, e incluso deja crear museos enteros con piezas virtuales.

3.6) Simulación de multitudes

Consiste en la simulación del comportamiento de grandes cantidades de personas. Sin requerir la presencia de gente, se puede simular el comportamiento de éstas en cosas que serían complejas como la evacuación de un edificio o bien los comportamientos en situaciones complejas.

3.7) Campo de la presencia

Simulando situaciones para inducir comportamientos en los individuos para aplicaciones como: tratar fobias, ansiedad social, estudios de violencia o resolución de conflictos...

3.8) Problemas de la realidad virtual

A pesar de esta evolución que hemos ido experimentando en las tecnologías de realidad virtual, aún queda mucho camino por recorrer. La experiencia que deseamos conseguir se aleja de la que podemos ofrecer hoy día, y el hardware prosigue suponiendo en ocasiones un quebradero de cabeza por el hecho de que se marcha necesitando más potencia. Sin embargo, el principal inconveniente que vamos a abordar es la salud.Según la guía de desarrollo de Oculus Rift, algunos de estos inconvenientes son náuseas, vómitos, sudor frío, mareos, desmayos, etc. Prácticamente el cien por ciento de las personas que experimentan una experiencia de este tipo acaban experimentando algún efecto secundario de los convocados anteriormente. Esto supone un inconveniente para los desarrolladores, que no pueden permitirse que su juego no sea jugado debido a esta clase de inconvenientes, los cuáles tienen una raíz médica.

Simulator Sickness:El origen de todos estos problemas es lo que conocemos como la enfermedad del simulador (Simulator sickness). Esta, no he de ser confundida con el Motion Sickness. De hecho, las señales biológicas que generan uno u otro son contrarias.Los síntomas que nos dejan identificar el Simulator sickness son:- Cefalea- Inestabilidad postural- Vómitos- Vértigo- Somnolencia ...

Estos efectos, llegan aun a obligar al usuario a dejar de utilizar su HMD.

El origen de los efectos adversos anteriormente convocados no está aún claro, y se han hecho varias teorías:

Conflicto de señales: se producen cuando al cerebro le llegan señales opuestas. Por un lado, al estar visualmente inmersos en nuestra experiencia de realidad virtual, el ojo comunica a nuestro cerebro que nos movemos debido a las señales visuales que recibe. No obstante, al cerebro también le llegan señales de nuestro oído interno, el cual no se ve perjudicado por estos dispositivos y transmite a nuestro cerebro que en realidad estamos quietos y no nos movemos. Este enfrentamiento de señales progresivo genera estas reacciones desfavorables debido que el cerebro no sabe interpretar cuál de las 2 señales es la adecuada y cuál no.

Inestabilidad postural: esta teoría sugiere que nuestro cuerpo está continuamente efectuando ajustes de nuestros sentidos mientras que nos movemos. Sin embargo, al efectuar un “aislamiento sensorial” en una experiencia de realidad virtual, el cuerpo se reajusta para la misma. Al salir de esta experiencia, los sentidos vuelven a su estado natural y a percibir lo que percibían, y esto origina efectos secundarios.

Teoría del veneno: la teoría más sensacionalista sobre la causa de los mareos y demás efectos secundarios nos dice que el organismo reacciona con estos síntomas porque interpreta la situación (evolutivamente hablando) tal y como si el cuerpo tuviera una toxina y la debe expulsar. Aunque es la más rara de todas y cada una, es la única capaz de justificar de una forma más o bien menos congruente el síntoma de los vómitos. Esta teoría además, es compatible con las otras 2 citadas previamente.

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4) Referencias

• Karen McMenemy, Robin Stuart Ferguson. A Hitchhiker's Guide to Virtual Reality. July veinticinco, 2007 by A K Peters/CRC Press

• E. I. Moser, Y también. Kropff, and M.-B. Moser. Place cells, grid cells, and the brain’s spatial representation system. Annual Reviews of Neuroscience, 31:69–89, dos mil ocho.

• James R. Lackner and Paul DiZio. Virtual environments and the cyberadaptaion syndrome. Elsevier B.V.

• J. Apperley, Y también. Carreras (et al.), Haematopoietic Stem Cell Transplantation. “Principles of conditioning” 2008

• J. O’Keefe and J. Dosytovsky. The hippocampus as a spatial map. Preliminary evidence from unit activity in the freely-moving rat. Brain Research, 34(1):171–175, 1971.

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