Una aproximación a la Realidad Virtual

Imagínese estar frente a la computadora de su casa, y de repente, poder ingresar dentro de ella. Las imágenes, antes bidimensionales, ahora se han vuelto tridimensionales, y puedes explorarlas desde arriba, abajo, o desde adentro. Experiencias tales como escalar el Everest, visitar el interior de la Gran Pirámide en Egipto, o pisar la superficie de la luna, han dejado de ser priviliegios de un grupo restringido de "elegidos", para estar al alcance de la gente común. Todo esto gracias a la Realidad Virtual.

La Realidad Virtual constituye un espacio completamente abierto a las fantasías de sus usuarios. En el video de ejemplo podemos ver a un usuario inmerso en un escenario de guerra perfectamente simulado.


¿QUÉ ES LA REALIDAD VIRTUAL?

El término "Realidad Virtual" está formado por dos conceptos contrapuestos: "realidad" (aquello que tiene existencia verdadera) y "virtual" (algo que aparenta estar, pero que en realidad no está). Luego, la Realidad Virtual constituye una realidad artificial, producto de una simulación computarizada, a la cual los usuarios pueden acceder mediante una serie de herramientas electrónicas, las cuales le permiten desplazarse en ese espacio e interactuar con los objetos virtuales a gusto.

Las propiedades distintivas de un sistema de Realidad Virtual son 3:

1- Inmersión: la sensación de inmersión (estar "dentro de") dentro de un entorno virtual que obtiene el usuario se logra por medio de diversas herramientas electrónicas, las cuales estimulan los sentidos de la vista, oído, tacto, etc. El equipo básico que permite sumergirse en la Realidad Virtual consta de:

• Un visor o casco de visualización (dispositivo HMD) con 2 pantallas LCD -una para cada ojo- que ofrecen visión estereoscópica de la representación gráfica. Por estar en torno a la cabeza, el paisaje se ve como en la realidad. Este efecto de visión subjetiva se obtiene gracias a un captador magnético de posición ubicado alrededor del casco.
• Un guante de datos (DataGlove) que permite al usuario con sólo mover la mano o los dedos, efectuar el mismo movimiento en su mano que el que se ve en el espacio virtual. Cada gesto desencadena el movimiento correspondiente -avanzar, retroceder, subir, bajar- y la computadora ejecuta la orden cambiando la imagen en consecuencia por medio de sensores que le transmiten la información.

Dispositivo HMD y guante de datos.

Son estos dispositivos -entre otros- los que proporcionan al usuario la capacidad de interacción con el entorno virtual, es decir, la capacidad de tener el control sobre el sistema creado. La interactividad con el mundo creado supone que el usuario pueda mover objetos y modificarlos, y que tales acciones produzcan cambios en ese entorno artificial.

2- Simulación: se trata del proceso de diseño de un modelo relacionado con algún sistema real o imaginario con el fin de experimentar con él. Este modelado consiste en la traducción a algoritmos matemáticos de cada una de las relaciones que se producen en el sistema que se quiere imitar. La simulación digital de un sistema real ha nacido como complemento de la actividad científica (especialmente en el campo de la física, química, la biología molecular y la medicina) y con el tiempo se ha extendido al ámbito comercial y del entretenimiento.

Simulador de manejo de autos.

Aspecto de la cabina del simulador de vuelo de American Airlines.

3- Tridimensionalidad: para poder proporcionar realismo a la simulación, los sistemas informáticos en los que se basan los sistemas de realidad virtual le han agregado a las imágenes tradicionalmente tridimensionales, la característica de profundidad.

Un objeto tridimensional generado por computadora.

Para asegurar la máxima fluidez y fidelidad posible en el entorno de Realidad Virtual, se requiere de computadoras con gran capacidad de procesamiento, por lo cual en la mayoría de los casos se utilizan sistemas informáticos que cuentan con la capacidad de efectuar cálculos en varios procesadores en simultáneo. Además, los sistemas que ponen su énfasis en la simulación hacen uso de técnicas de inteligencia artificial avanzadas, tales como redes neuronales o algoritmos genéticos, los cuales potencian la simulación.
Resta decir que un sistema de Realidad Virtual puro no puede prescindir de algunas de estas 3 propiedades básicas. Las mismas deben estar presentes en mayor o menor medida.


ALGO DE HISTORIA

La aparición de las primeras tecnologías de la Realidad Virtual se remonta a la década del '60 del siglo pasado, en las universidades de Estados Unidos. Estos son algunos hitos que contribuyeron a la evolución y consolidación del concepto:

• En el año 1965, Ivan Sutherland y otros investigadores crean el primer accesorio denominado "Head Mounted Display" (HMD), montando tubos de rayos catódicos en un armazón de alambres, mediante el cual el usuario podía examinar, moviendo la cabeza, un ambiente gráfico.
  
• En 1969, Myron Krueger crea ambientes interactivos que permiten la participación del cuerpo entero, en eventos apoyados por computadoras. Paralelamente, Frederick Brooks, de la Universidad de Carolina del Norte, trabajaba en un proyecto para lograr que los usuarios muevan objetos gráficos mediante un manipulador mecánico.
• En 1971, Redifon Ldt. en Reino Unido, comienza a fabricar simuladores de vuelo con pantallas gráficas. En 1972, General Electrics, con el patrocinio del Ejército Norteamericano, desarrolla el primer simulador de vuelo computarizado.
• En 1976 apareció el primer guante de datos de mano de Tom de Fanti. 6 años después apareció un guante de datos patentado por Thomas Zimmerman.
• En 1981 Tom Furness desarrolló la "Cabina Virtual".
• En 1987 la compañía inglesa International Dimension desarolló un software de construcción de mundos tridimensionales bajo la plataforma PC.
• En 1988 Scott Foster inventó un dispositivo para la generación de sonido 3D.
• En 1995 apareció el Lenguaje de Modelado de Realidad Virtual, VRML, concebido como un estándar para la creación de espacios tridimensionales interactivos en Internet.
  

Actualmente las tecnologías de Realidad Virtual continúan en evolución constante, gracias al esfuerzo conjunto de la comunidad científica, militar, y de grandes corporaciones que han vislumbrado grandes negocios detrás de estas tecnologías.


SOBRE LOS SISTEMAS DE REALIDAD VIRTUAL

Existen 6 tipos principales de sistemas de Realidad Virtual, a saber:

1. Cabinas de simulación: estos sistemas muestran entornos tridimensionales a través de pantallas 2D, en lugar de proyectarla a un dispositivo HMD, como por ejemplo, los simuladores de conducción de automóviles para computadoras.
2. Sistemas de realidad proyectada (Realidad Virtual en segunda persona): en estos sistemas se proyecta una composición de imágenes que incluye la del propio usuario en movimiento, de modo que éste pueda visualizarse a sí mismo como proyectado al mundo virtual.
3. Sistemas de realidad aumentada: en estos sistemas el usuario tiene como referencia el mundo real, pero puede tener acceso a elementos virtuales que complementan dicha realidad, mediante la utilización de visores de cristales transparentes u otros medios inmersivos para aumentar la realidad.
4. Sistemas de telepresencia: estos sistemas sitúan al observador en un mundo real que es capturado por cámaras de video ubicadas en lugares distantes y que le permiten la manipulación remota de objetos reales mediante brazos robotizados. De esta manera, proporcionan al usuario la sensación de estar físicamente en otro lugar. Esta tecnología suele utilizarse en la actualidad para celebrar reuniones virtuales, mediante la utilización de estructuras equipadas con sistemas de audio y video, conectados a un servidor, para dar lugar a un escenario común en el cual pueden interactuar unos con otros como si estuvieran en el mismo espacio físico.
5. Realidad Virtual de escritorio: sistemas que muestran imágenes tridimensionales de gran realismo por medio de un monitor de computadora convencional. Algunos de estos sistemas permiten visualizar las imágenes 3D mediante el uso de anteojos crystal eyes.
6. Ventanas acopladas visualmente: estos sistemas se basan en colocar las imágenes directamente enfrente del usuario, conectando los movimientos de la cabeza con la imagen mostrada. Para lograr mayor acople, la inmersión se alcanza mediante un casco HMD estereofónico, el cual posee sensores de posición y orientación que registran los movimientos del usuario a todo momento y la envían a la computadora para la realimentación.

EL LENGUAJE VRML

El lenguaje VRML es un lenguaje para modelar mundos virtuales en 3D. Así como el lenguaje HTML nos permite manejar páginas Web, el lenguaje VRML nos sirve para generar espacios virtuales a los que accedemos mediante un navegador, a través del cual podemos pasear por dichos escenarios e incluso manipular los diferentes objetos en 3D. En resumen, el lenguaje VRML constituye la extensión de la realidad virtual a la Web.

Queda por decir que, a pesar de los grandes avances tecnológicos que se han llevado a cabo hasta este incipiente siglo XXI, la tecnología de Realidad Virtual está aún en una etapa inicial, aunque su potencialidad es inmensa y eso se puede apreciar en la aplicación actual que tiene en los campos de la ingeniería, medicina, arquitectura, de las ciencias en general e incluso en las artes y el entretenimiento. Por supuesto, también ofrece numerosas posibilidades en el campo de la educación.