Monografias.com > Computación > General
Descargar Imprimir Comentar Ver trabajos relacionados

Realidad Virtual




Enviado por henryzamir



    1. ¿Qué es Realidad
      Virtual?
    2. Métodos
      Inmersivos
    3. Despliegue
      visual
    4. Localización y
      seguimiento
    5. Otros dispositivos de
      interacción
    6. Cómputo de Alto
      Rendimiento
    7. Elementos de un Sistema de
      Realidad Virtual
    8. Sistema de
      visualización
    9. Programación
      3D
    10. Graficadores

    En las últimas décadas el desarrollo
    tecnológico ha llevado a la creación de la Realidad
    Virtual, generando una serie de prototipos y simulaciones muy
    sofisticadas que son utilizadas en las diferentes áreas
    del conocimiento
    como herramienta para la solución de múltiples
    tareas.
    En 1952 aparecen las primeras manifestaciones de simulación
    como es el simulador de vuelo mecánico. Algunos expertos
    consideran que ese año es la fecha de nacimiento de la
    realidad virtual.

    Aunque la idea generalizada de la realidad virtual
    comenzó a gestarse en estamentos militares (Fuerza
    Aérea, Marina), con la colaboración de la NASA; en
    realidad los primeros conocimientos de esta tecnología
    surgieron
    simultáneamente en varios frentes, siendo los laboratorios
    de las universidades los lugares de trabajo
    más activos. En 1966
    Iván Sutherland construyó el primer dispositivo
    estereoscópico controlado por computadora y
    tres años más tarde, el Departamento de Defensa de
    los Estados Unidos
    financió el primer casco de visualización.
    En esta misma década, algunos artistas ofrecían
    espectáculos que incluían imágenes,
    sonidos, vibraciones y hasta olores, que junto con cámaras
    que capturaban sus movimientos sumergían al espectador en
    un mundo irreal reproducido en una pantalla de gran
    tamaño, donde el visitante no vestía ningún
    equipamiento especial y se limitaba a ser sólo
    observador.
    A comienzos de los años setenta se empezaron a investigar
    nuevos métodos
    para mejorar la
    comunicación entre el hombre y la
    máquina, y de este modo, poder extraer
    el máximo rendimiento.

    A finales de ésta década comenzó
    una etapa de intenso trabajo en torno a la
    realidad virtual, cuando la Fuerza Aérea de los EE.UU.
    tuvo la idea de sumergir a los pilotos en simuladores de entrenamiento en
    la base Wright
    Patterson en Dayton Ohio. Los pilotos vivían la
    experiencia simulada de encontrarse dentro de una aeronave y eran
    capaces de probar situaciones de vuelo especificas en cualquier
    punto en el tiempo.

    Este y otros proyectos
    similares demostraron que la simulación por computadora y
    la visualización asociada podían emplearse para
    crear valiosos escenarios útiles para el
    entrenamiento.
    Las primeras aplicaciones de Realidad Virtual ayudaron a
    desarrollar simuladores de flujo de combustible para el
    trasbordador espacial, los cuales permitieron a los
    técnicos monitorear el empleo y
    almacenamiento de
    combustible.

    Conocido como el proyecto de
    estación de trabajo de ambiente
    virtual, este esfuerzo trató de combinar los
    flujos de información provenientes de diferentes
    fuentes como
    el monitoreo de procesos, el
    video en vivo
    y la entrada de estaciones de trabajo.
    Con el continuo flujo de fondos para los proyectos de realidad
    virtual. se desarrollaron nuevos usos para las ventanas
    interactivos presentadas dentro de un casco y activadas por medio
    de un guante.
    Esta sinergia crea
    un estado de
    inmersión, el cual le permite a los usuarios contar con
    toda la información relativa en una operación
    específica y en un formato unificado.
    En 1979, se dio a conocer el primer simulador de vuelo totalmente
    basado en computadora; Juan Sutherland, construyó el
    primer sistema de
    realidad virtual con gráficos vectoriales y rastreo
    mecánico de cabezas.

    Quince años más tarde, en le universidad de
    Carolina del Norte, Fred Srools y Henry Fuchs experimentaron con
    la visualización en implementaciones médicas y
    científicas, también en aplicaciones
    arquitectónicas en las cuales el usuario podía
    caminar a través de un modelo
    CAD.
    En 1985, se produjeron los primeros goggles
    estereoscópicos prácticos con sonido
    estéreo, siendo la Universidad de Carolina del Norte quien
    fuera más allá de lo establecido hasta entonces en
    el modelado tridimensional por computadora, permitiendo la
    creación de paseos más realistas.
    En 1989, las herramientas y
    los mundos de realidad virtual se volvieron más compactos
    y eficientes, podían instalarse en computadoras
    personales, la primera compañía en hacer una
    demostración de una solución en realidad virtual
    basada en PC fue Autodesk.

    Tres años más tarde, se realiza la primera
    exposición de arte de realidad
    virtual en una galería de Nueva York. Ese mismo año
    el museo de computadoras de Boston demostró una
    aplicación de RV basada en tecnología de Intel,
    como parte de sus exhibiciones, dicha aplicación le
    permite a los usuarios entrar en un mundo virtual y construir una
    casa empleando objetos simples que se encuentran en un ambiente
    simulado.

    Poco a poco fueron apareciendo aplicaciones para esta
    nueva tecnología: simuladores de vuelo comerciales,
    manipulación de robots en el espacio controlados desde a
    tierra,
    entrenamiento de astronautas, recorridos virtuales por los
    planetas del
    sistema solar,
    etc.

    4.1.1. ¿Qué Es
    Realidad Virtual?
    "La realidad virtual es un medio
    compuesto por simulaciones de computadora interactivas que
    reaccionan a la posición y acciones del
    usuario y producen retroalimentación en uno o más
    sentidos, generando la sensación de estar inmerso o
    presente en una simulación".  

    Un ambiente virtual es una simulación por
    computadora que proporciona información a uno o varios de
    nuestros sentidos: visión, sonido, tacto y gusto, con el
    propósito de que el usuario se sienta inmerso en un mundo
    que reacciona ante sus acciones.

    A diferencia de una película tridimensional,
    donde la información se integra en una secuencia de
    imágenes definidas de antemano y en la que el participante
    no puede intervenir; o de una aplicación multimedia, donde
    la interacción está limitada a
    seleccionar la secuencia en que se despliegan los objetos
    bidimensionales, un ambiente virtual es naturalmente
    tridimensional, dinámico y cambiante según los
    movimientos o peticiones del usuario,
    quien puede explorar y experimentar de acuerdo con las
    situaciones generadas como combinación de su
    interacción con el mundo virtual y la
    retroalimentación que éste, a su vez, le
    proporciona al participante.
    La realidad virtual puede ser de dos tipos: inmersiva y no
    inmersiva.
    La realidad virtual no inmersiva o también llamada
    realidad virtual de mesa es aquélla que se crea cuando el
    participante explora diversos ambientes haciendo uso de los
    dispositivos de hardware comunes: mouse,
    monitor,
    tarjeta de sonido y bocinas.

    Ejemplo de ésta son las aplicaciones que utilizan
    Internet y
    lenguajes como el VRML con objeto
    de interaccionar en tiempo real con diferentes personas en
    espacios y ambientes tridimensionales, sin la necesidad de
    dispositivos adicionales en la
    computadora.
    Este tipo de aplicaciones son llamativas para los usuarios, pues
    no requieren de hardware especializado y, por lo tanto, son de
    fácil acceso; no obstante, tienen como inconveniente que
    los sentidos
    de los participantes se distraen por eventos ajenos a
    la simulación, como por ejemplo, salir del campo de
    visión de la simulación al mover la
    cabeza, o utilizar el mouse que no es un dispositivo de
    interacción natural, con lo que se percibe de manera
    inconsciente que el ambiente virtual no constituye una
    realidad.

    4.1.1.1. Métodos
    Inmersivos
    Estos métodos buscan crear la
    sensación de encontrarse dentro de un ambiente
    específico; para lograrlo se generan simulaciones con la
    mayor calidad posible
    de despliegue, junto con formas naturales de interacción
    donde se utilizan sistemas
    sofisticados de alta calidad de despliegue con efecto de
    profundidad como cascos o proyectores de alta resolución,
    equipo de cómputo capaz de controlar la simulación,
    el despliegue, los dispositivos y la interacción a una
    velocidad
    adecuada con objeto de que el usuario tenga una respuesta
    rápida.
    Los dispositivos de interacción regularmente se basan en
    sistemas de captura de los movimientos del usuario, de tal manera
    que se realizan de forma natural, sin tener que concentrarse en
    cambiar protocolos de
    interacción, como sucede al emplear el mouse o teclado.

    Por la potencialidad que estos sistemas ofrecen, el
    área donde se pueden utilizar es muy extensa.

    4.1.1.2. Despliegue
    Visual
    Las pistas visuales, quizás, son la parte
    más importante de retroalimentación en los sistemas
    de realidad virtual inmersiva; para obtener un sentido de
    realidad, regularmente, se producen vistas tridimensionales con
    visión estereoscópica.
    Uno de los dispositivos de uso común para generar
    estereoscopía son los llamados cascos o despliegues
    binoculares montados en la cabeza (HMD), que incorporan
    pequeños monitores que
    se colocan uno frente a
    cada ojo.

    Cada monitor visualiza la perspectiva que el ojo
    correspondiente vería en un ambiente real.
    Otras alternativas para lograr la sensación de
    inmersión son los sistemas de proyección en
    múltiples pantallas, como el sistema CAVE, desarrollado
    por la Universidad de Illinois en 1992, que muestra una serie
    de proyecciones generadas por computadora que envuelven al
    usuario en un espacio en forma de cuarto.

    El uso de lentes especiales permite ver al usuario en un
    tiempo, sólo una de las vistas, de tal forma que se
    engaña al cerebro al
    generar el efecto de profundidad de la escena.

    4.1.1.3.
    Localización Y Seguimiento
    Existen sistemas de
    localización y seguimiento para medir posiciones y
    orientaciones, de esta forma, la computadora determina el modo de
    visualizar el entorno virtual de manera que el participante
    perciba
    que se encuentra dentro de él.

    En un mundo virtual en el que observamos un objeto y nos
    asomamos por debajo de éste, el localizador
    debe percibir cualquier cambio de
    posición para ajustar la visualización y poder
    apreciar la parte de abajo del objeto, como sucede en el mundo
    real.
    También es importante la velocidad con la que el sistema
    muestrea la posición del usuario, así como el
    tiempo que le toma a la computadora regenerar la nueva imagen; pues
    cuando este proceso es
    lento, la vista envía al cerebro informaciones
    contradictorias acerca de la dirección donde apunta la cabeza,
    provocando mareo en el espectador.

    4.1.1.4. Otros Dispositivos De
    Interacción
    Para comunicar a las computadoras que
    simulan el mundo virtual, se utilizan diversos dispositivos de
    entrada, uno de los más utilizados es el mouse
    tridimensional, extensión del mouse común, usado en
    los equipos de cómputo personales con un conjunto de
    botones que indican una cierta acción
    pero que, además, añaden la posibilidad de mover
    los objetos en los ejes de rotación cartesianos, con lo
    que se extiende su funcionalidad a espacios 3D.
    Los guantes sensitivos funcionan como un localizador que percibe
    la posición y orientación de la mano; para ello,
    cuentan con algunos sensores de
    flexión que permiten medir la curvatura de los dedos.
    Cuando se mueve el guante en el espacio, el cursor en 3D del
    ambiente virtual reacciona y se dirige a la dirección
    indicada por el guante; así, se pueden tomar, arrastrar y
    soltar objetos virtuales, moverlos horizontal o verticalmente, en
    profundidad y rotarlos alrededor de los tres ejes
    coordenados.

    4.1.1.5.
    Retroalimentación
    Reproducir una interfaz realista,
    significa desarrollar retroalimentación táctil y de
    fuerza que corresponda con los objetos del mundo real.

    La retroalimentación de la fuerza tiene que ver
    con la manera como los ambientes virtuales afectan al usuario,
    por ejemplo, las paredes deberían de parar a alguien, en
    vez de permitirle pasar por ella; mientras que una pelota
    debería golpear al usuario si choca con ella.

    La retroalimentación táctil es la manera
    como un objeto virtual se siente. La temperatura,
    la forma, la firmeza y la textura son algunas de las piezas de
    información obtenidas mediante el tacto.
    Hoy en día, no existe una sola interfaz que simule todas
    estas interacciones juntas, pero, hay dispositivos que simulan
    una u otra, como sucede con las cirugías que pueden seguir
    la forma de los órganos con los que se esté
    interaccionando, de tal manera que los estudiantes de medicina
    pueden entrenarse mediante cirugías virtuales. Existen,
    también, sistemas que por medio de vibración
    permiten sentir la forma de un objeto virtual.

    4.1.1.6. Cómputo De
    Alto Rendimiento
    Los elementos anteriores, deben ser
    coordinados y/o generados por medio de un sistema de
    cómputo suficientemente poderoso para sincronizar cada una
    de las partes en tiempo real.

    La finalidad es que el usuario perciba el ambiente
    virtual de forma similar al de la vida real, en ese sentido, la
    computadora o computadoras del sistema deberán ser capaces
    de desplegar imágenes de los espacios
    tridimensionales a una velocidad de por lo menos 30 cuadros por
    segundo.

    Por otro lado, para sincronizar los movimientos del
    usuario con los dispositivos, éstos deben ser muestreados
    con rapidez y exactitud, de tal manera que se produzca una
    respuesta rápida y confiable, de acuerdo con la
    interacción realizada.
    Crear ambientes virtuales inmersivos con lleva el manejo de
    elementos complejos, sobre todo por el hecho de que es un
    área de continua investigación y desarrollo que busca
    integrar nuevos elementos con el fin de crear ambientes virtuales
    más reales y creíbles.

    Podemos mencionar, por ejemplo, la integración de agentes inteligentes con los
    que el usuario puede interaccionar; nuevas formas de
    cómputo para el manejo de los sistemas, como arreglo de
    PCs, y compartir ambientes virtuales desde sitios remotos en
    espacios de colaboración.
    Actualmente, se investigan nuevas interfaces de
    interacción más naturales mediante cámaras
    de video que captan los movimientos del usuario y en donde ya no
    es necesario ponerse encima algún dispositivo.

    4.1.2. Elementos De Un
    Sistema De Realidad Virtual
    • Simulación: La
    simulación para modelar un sistema, tiene que ser
    realistas. En la simulación del modelo ó del mundo
    a experimentar, debe existir una serie de normas, las
    cuales no tienen que ser necesariamente iguales a las de la vida
    real.
    • Interacción: La interacción es necesaria
    para tener control de la
    exploración del sistema; de no tenerla, el sistema no deja
    de ser una simple película o visita guiada. Para la
    interacción existen diversas interfaces. que van desde
    teclados hasta guantes o trajes.
    Percepción: Es el factor más
    importante, ya que la mayoría de los sistemas de Realidad
    virtual se dirigen principalmente a los sentidos.

    4.1.3. Sistema de
    visualización
    La mayoría de los sistemas de
    visualización orientados a mostrar imágenes
    tridimensionales se pueden incluir dentro de tres amplias
    categorías:
    • Holográficos: Es el método mas
    conocido para mostrar imágenes verdaderas
    tridimensionales. Es creado por la interferencia de dos rayos
    láser
    generados por la misma fuente utilizando película
    fotográfica de muy alta resolución.
    • Sistemas multiplanares: Estos dividen la imagen en cientos
    de miles y dibujan puntos de imagen en cada uno de ellos y para
    mostrar cada imagen utilizan espejos que los reflejan.
    • Sistemas Pares Estéreos: Utilizan dos
    imágenes bidirnensionales una para el ojo izquierdo y otra
    para el ojo derecho,  se basan en la binocular para producir
    sensación de profundidad.

    4.1.4. Programación 3D
    En la actualidad se
    trabaja una gran variedad de lenguajes de
    programación y graficadores de 3D los cuales son
    usados de acuerdo a las características de la
    aplicación a desarrollar, entre estos tenemos:
    • Superscape VRT. Esta compuesto por varios editores entre
    destacan el editor de formas y el editor de mundos.
    • Virtus Walklrough Pro. No solo posee herramientas para la
    creación de objetos sino que incorpora un visualizado de
    ficheros para que cualquier usuario pueda recorrer sus mundos
    virtuales.
    • Visual 5.

     4.1.5.
    Graficadores
    • 3D Studio Max
    • True Space 2
    • Extreme 3D

    Zamir Caro

    Nota al lector: es posible que esta página no contenga todos los componentes del trabajo original (pies de página, avanzadas formulas matemáticas, esquemas o tablas complejas, etc.). Recuerde que para ver el trabajo en su versión original completa, puede descargarlo desde el menú superior.

    Todos los documentos disponibles en este sitio expresan los puntos de vista de sus respectivos autores y no de Monografias.com. El objetivo de Monografias.com es poner el conocimiento a disposición de toda su comunidad. Queda bajo la responsabilidad de cada lector el eventual uso que se le de a esta información. Asimismo, es obligatoria la cita del autor del contenido y de Monografias.com como fuentes de información.

    Categorias
    Newsletter