Guía e introducción a la realidad virtual
Guía e introducción a la realidad virtual

Probablemente nunca irás a Marte, nadarás con delfines, correrás 100 metros olímpicos o cantarás en el escenario con los Rolling Stones.

Pero si la realidad virtual alguna vez cumple su promesa, es posible que puedas hacer todas esas cosas y muchas más, sin siquiera salir de casa.

A diferencia de la realidad real (el mundo real en el que vivimos), la realidad virtual significa simular partes de nuestro mundo (o mundos completamente imaginarios) utilizando computadoras de alto rendimiento y equipos sensoriales, como auriculares y guantes.

Además de los juegos y el entretenimiento, se ha utilizado durante mucho tiempo para entrenar a los pilotos y cirujanos de aerolíneas y para ayudar a los científicos a resolver problemas complejos como la estructura de las moléculas de proteínas.

¿Cómo funciona la realidad virtual? ¡Mirémoslo más de cerca!

¿Qué es la realidad virtual?

La realidad virtual (VR) significa experimentar cosas a través de nuestras computadoras que realmente no existen. A partir de esa simple definición, la idea no suena especialmente nueva.

Cuando miras una pintura increíble de Canaletto, por ejemplo, estás experimentando los lugares y los sonidos de Italia como era hace unos 250 años, así que es una especie de realidad virtual.

De la misma manera, si escuchas música instrumental o clásica ambiental con los ojos cerrados y empiezas a soñar con cosas, ¿No es eso un ejemplo de realidad virtual, una experiencia de un mundo que realmente no existe?

¿Qué hay de perderse en un libro o una película? ¿Seguro que es una especie de realidad virtual?

Si vamos a entender por qué los libros, las películas, las pinturas y las piezas musicales no son lo mismo que la realidad virtual, debemos definir la realidad virtual con claridad.

Para los propósitos de este artículo introductorio simple, lo definiré como:

Un mundo creíble e interactivo creado por computadora en 3D que puede explorar para que sientas que realmente estás allí, tanto mental como físicamente.

Dicho de otra manera, la realidad virtual es esencialmente:

1. Creíble

Realmente necesitas sentirte como si estuvieras en tu mundo virtual (en Marte o donde sea) y seguir creyendo eso, o la ilusión de la realidad virtual desaparecerá.

2. Interactiva

A medida que te mueves, el mundo de la realidad virtual debe moverse contigo. Puedes ver una película en 3D y ser transportado a la Luna o al fondo del mar, pero no es interactivo en ningún sentido.

3. Generada por computadora

¿Por qué es eso importante? Porque solo las máquinas potentes, con gráficos por computadora en 3D realistas, son lo suficientemente rápidas para crear mundos alternativos creíbles e interactivos que cambian en tiempo real a medida que nos movemos.

4. Explorable

Un mundo de realidad virtual debe ser lo suficientemente grande y detallado para que puedas explorarlo. Por muy realista que sea una pintura, solo muestra una escena, desde una perspectiva. Un libro puede describir un “mundo virtual” vasto y complejo, pero solo puedes explorarlo de manera lineal, exactamente como lo describe el autor.

5. Inmersiva

Para ser creíble e interactiva, la realidad virtual debe involucrar tanto a tu cuerpo como a tu mente.

Las pinturas de artistas de la guerra pueden darnos destellos de conflicto, pero nunca pueden transmitir completamente la vista, el sonido, el olfato, el gusto y la sensación de la batalla.

Puedes jugar un juego de simulador de vuelo en la PC en tu hogar y perderse en una experiencia interactiva muy realista durante horas (el paisaje cambiará constantemente a medida que tu avión lo sobrevuela) pero eso no es como usar un simulador de vuelo real (donde te sientas en una maqueta operada hidráulicamente de una cabina real y sentir las fuerzas reales mientras se inclina) aún menos como volar en un avión real.

Podemos ver a partir de esto por qué leer un libro, mirar un cuadro, escuchar una sinfonía clásica o ver una película no califican como realidad virtual. Todos ofrecen vislumbres parciales de otra realidad, pero ninguno es interactivo, explorable o completamente creíble.

Si estás sentado en una sala de cine mirando una imagen gigante de Marte en la pantalla y de repente giras demasiado la cabeza, verás y recordarás que estás en la Tierra y la ilusión desaparecerá.

Si ves algo interesante en la pantalla, no puedes extender la mano y tocarlo o caminar hacia él; de nuevo, la ilusión simplemente desaparecerá. Por lo tanto, estas formas de entretenimiento son esencialmente pasivas: por más plausibles que sean, no involucran activamente al usuario.

La realidad virtual es bastante diferente. Te hace pensar que en realidad estás viviendo dentro de un mundo virtual completamente creíble (uno en el que, para usar la jerga técnica, estás parcial o totalmente inmerso).

Es interactivo y bidireccional: A medida que respondes a lo que ves, lo que ves responde al usuario: Si giras la cabeza, lo que ves u oyes en la realidad virtual cambia para adaptarse a tu nueva perspectiva.

¿Qué tipos de realidad virtual existe?

La “realidad virtual” se ha utilizado a menudo como una palabra de moda de marketing para los videojuegos interactivos o incluso para películas y programas de televisión en 3D, ninguno de los cuales cuenta realmente como realidad virtual porque no te sumerge total o parcialmente en un mundo virtual.

Si buscas “realidad virtual” en la tienda de aplicaciones de tu teléfono móvil vas a encontrar cientos de resultados, a pesar de que una pequeña pantalla de teléfono celular nunca podría acercarse a producir la experiencia más convincente de la realidad virtual .

Sin embargo, cosas como los juegos interactivos y las simulaciones por computadora ciertamente cumplirían con partes de nuestra definición anterior, por lo que claramente hay más de un enfoque para construir mundos virtuales y más de un sabor de realidad virtual.

Estas son algunas de las variaciones más importantes:

Realidad virtual totalmente inmersiva

Para la experiencia de realidad virtual completa, necesitamos tres cosas:

Primero

Un mundo virtual plausible y ricamente detallado para explorar; un modelo de computadora o simulación, en otras palabras.

Segundo

Una computadora poderosa que puede detectar lo que estamos pasando y ajustar nuestra experiencia en consecuencia, en tiempo real (de modo que lo que vemos u oímos cambia tan rápido como nos movemos, como en la realidad real).

Tercero

El hardware vinculado a la computadora que nos sumerge por completo en el mundo virtual mientras deambulamos.

Por lo general, tendríamos que ponernos lo que se llama una pantalla montada en la cabeza (HMD) con dos pantallas y sonido estéreo y usar uno o más guantes sensoriales.

Alternativamente, podríamos movernos dentro de una habitación, equipada con altavoces de sonido envolvente , sobre los que se proyectan imágenes cambiantes desde el exterior.

Realidad virtual No inmersivo

Un simulador de vuelo altamente realista en una PC doméstica podría calificar como realidad virtual no inmersiva, especialmente si usa una pantalla muy ancha, con auriculares o sonido envolvente, y un joystick realista y otros controles.

No todo el mundo quiere o necesita estar completamente inmerso en una realidad alternativa.

Un arquitecto puede construir un modelo 3D detallado de un nuevo edificio para mostrar a los clientes que se puede explorar en una computadora de escritorio moviendo un mouse.

La mayoría de la gente lo clasificaría como una especie de realidad virtual, incluso si no te sumerge por completo.

De la misma manera, los arqueólogos informáticos a menudo crean atractivas reconstrucciones en 3D de asentamientos perdidos hace mucho tiempo que puede moverse y explorar.

No te hacen retroceder cientos o miles de años ni crean los sonidos, olores y sabores de la prehistoria, pero brindan una experiencia mucho más rica que unos pocos dibujos al pastel o incluso una película animada.

Realidad virtual colaborativa

¿Qué pasa con los juegos de “mundo virtual” como Second Life y Minecraft? ¿Cuentan como realidad virtual? Aunque cumplen con los primeros cuatro de nuestros criterios (creíbles, interactivos, creados por computadora y explorables) en realidad no cumplen con el quinto: no te sumergen completamente.

Pero una cosa que sí ofrecen y que la realidad virtual de vanguardia no suele ofrecer es la colaboración: La idea de compartir una experiencia en un mundo virtual con otras personas, a menudo en tiempo real o algo muy cercano a él.

Es probable que la colaboración y el intercambio se conviertan en características cada vez más importantes de la realidad virtual en el futuro.

Realidad virtual basada en la web

La realidad virtual fue una de las tecnologías más populares y de más rápido crecimiento a fines de la década de 1980 y principios de la de 1990, pero el rápido aumento de la World Wide Web acabó con el interés después de eso.

Aunque los científicos informáticos desarrollaron una forma de construir mundos virtuales en la Web (utilizando una tecnología análoga a HTML llamada Virtual Reality Markup Language, VRML) la gente común estaba mucho más interesada en la forma en que la Web les brindaba nuevas formas de acceder a la realidad real.

Nuevas formas de encontrar y publicar información, comprar y compartir pensamientos, ideas y experiencias con amigos a través de las redes sociales.

Con el creciente interés de Facebook en la tecnología, es probable que el futuro de la realidad virtual se base en la Web y sea colaborativo.

RV + RA

Los dispositivos móviles como los teléfonos inteligentes y las tabletas han puesto lo que solía ser el poder de una supercomputadora en nuestras manos y bolsillos.

Si estamos deambulando por el mundo, tal vez visitando un sitio patrimonial como las pirámides o una fascinante ciudad extranjera en la que nunca hemos estado antes, lo que queremos normalmente no es realidad virtual en realidad, sino una experiencia mejorada de la emocionante realidad que podemos ver frente a nosotros.

Eso generó la idea de la realidad aumentada (AR), donde, por ejemplo, apuntas con tu teléfono inteligente a un punto de referencia o un edificio llamativo y la información interesante al respecto aparece automáticamente.

La realidad aumentada se trata de conectar el mundo real que experimentamos con el vasto mundo virtual de información que hemos creado colectivamente en la Web.
Ninguno de estos mundos es virtual, pero la idea de explorar y navegar por los dos simultáneamente, sin embargo, tiene cosas en común con la realidad virtual.

Por ejemplo, ¿cómo puede un dispositivo móvil averiguar su ubicación precisa en el mundo? ¿Cómo cambian las cosas que ves en la pantalla de tu tableta mientras deambulas por una ciudad?

¿Qué equipamiento existe para la realidad virtual?

Cierra los ojos y piensa en la realidad virtual y probablemente te imagines algo como nuestra foto superior: Un geek con un auricular envolvente (HMD) y guantes de datos, conectado a una potente estación de trabajo o supercomputadora.

Lo que diferencia la realidad virtual de una experiencia informática normal (usar tu PC para escribir un ensayo o jugar) es la naturaleza de la entrada y la salida.

Donde una computadora común usa cosas como un teclado, mouse o el reconocimiento de voz para la entrada, la realidad virtual utiliza sensores que detectan cómo se mueve su cuerpo.

En donde una PC muestra la salida en una pantalla (o una impresora), la realidad virtual usa dos pantallas (una para cada ojo), altavoces estéreo o de sonido envolvente y tal vez también algunas formas de retroalimentación háptica (tacto y percepción del cuerpo).

Hagamos un recorrido rápido por algunos de los dispositivos de entrada y salida de realidad virtual más comunes.

Pantallas montadas en la cabeza (HMD)

Hay dos grandes diferencias entre la realidad virtual y mirar una pantalla de computadora común: en la realidad virtual, ves una imagen en 3D que cambia suavemente, en tiempo real, a medida que mueves la cabeza.

Eso es posible mediante el uso de una pantalla montada en la cabeza, que parece un casco de motocicleta gigante o una visera de soldadura, pero consta de dos pantallas pequeñas (una frente a cada ojo), una venda opaca que bloquea el resto de la luz (eliminando las distracciones de el mundo real) y auriculares estéreo.

Las dos pantallas muestran imágenes estereoscópicas ligeramente diferentes, creando una perspectiva 3D realista del mundo virtual. Los HMD también suelen tener acelerómetros integrados o sensores de posición para que puedan detectar exactamente cómo se mueven la cabeza y el cuerpo (posición y orientación, hacia dónde se inclinan o apuntan) y ajustan la imagen en consecuencia.

El problema con los HMD es que son bastante pesados, por lo que puede resultar agotador usarlos durante períodos prolongados; algunos de los realmente pesados incluso se montan sobre soportes con contrapesos.

Pero los HMD no tienen que ser tan elaborados y sofisticados: en el extremo opuesto del espectro, Google ha desarrollado un par de gafas de cartón asequibles y de bajo costo con lentes integradas que convierten un teléfono inteligente común en un HMD burdo.

Salas inmersivas

Una alternativa a ponerse un HMD es sentarse o pararse dentro de una habitación en cuyas paredes se proyectan imágenes cambiantes desde el exterior.

A medida que se mueve en la habitación, las imágenes cambian en consecuencia. Los simuladores de vuelo utilizan esta técnica, a menudo con imágenes de paisajes, ciudades y accesos a aeropuertos proyectadas en pantallas grandes colocadas justo afuera de una maqueta de una cabina.

Un famoso experimento de realidad virtual de la década de 1990 llamado CAVE (Cave Automatic Virtual Environment), desarrollado en la Universidad de Illinois por Thomas de Fanti, también funcionó de esta manera.

La gente se movía dentro de una gran habitación en forma de cubo con paredes semitransparentes en las que se proyectaban imágenes en estéreo desde el exterior. Aunque no tenían que usar HMD, sí necesitaban gafas estéreo para experimentar una percepción 3D completa.

Datagloves

Si ve algo asombroso, su instinto natural es extender la mano y tocarlo, incluso los bebés hacen eso. Por lo tanto, brindar a las personas la capacidad de manejar objetos virtuales siempre ha sido una parte importante de la realidad virtual.

Por lo general, esto se hace usando guantes de datos, que son guantes comunes con sensores conectados al exterior para detectar movimientos de manos y figuras. Un método técnico para hacer esto utiliza cables de fibra óptica estirados a lo largo de cada dedo.

Cada cable tiene pequeños cortes, por lo que, a medida que flexiona los dedos hacia adelante y hacia atrás, se escapa más o menos luz.

Una fotocélula al final del cable mide la cantidad de luz que le llega y la computadora la usa para averiguar exactamente qué están haciendo sus dedos.

Otros guantes usan galgas extensométricas, sensores piezoeléctricos o dispositivos electromecánicos (como potenciómetros) para medir los movimientos de los dedos.

Cómo funciona un guante de datos de fibra óptica. Cada dedo tiene un cable de fibra óptica estirado a lo largo de su longitud.
(1) En un extremo del dedo, un diodo emisor de luz (LED) ilumina el cable.
(2) Los rayos de luz se disparan por el cable y rebotan en los lados.
(3) Hay pequeñas abrasiones en la parte superior de cada fibra a través de las cuales escapan algunos de los rayos. Cuanto más flexiona los dedos, más luz se escapa.
(4) La cantidad de luz que llega a una fotocélula al final da una indicación aproximada de cuánto está flexionando el dedo. (5) Un cable lleva esta señal a la computadora de realidad virtual. Esta es una versión simplificada del tipo de dataglove VPL patentado en 1992, y encontrará la idea descrita con mucho más detalle en la patente de EE.UU. 5.097.252″.


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