驴C贸mo funciona la realidad virtual? (explicaci贸n paso a paso)

Quien soy
Tere Vida Mombiela
@terevidamombiela
Autor y referencias

resumen

  • La importancia de la inmersi贸n
  • C贸mo funciona el entorno virtual
  • Interacci贸n al servicio del usuario
  • Videojuegos: un maestro perfecto
  • Hablemos de hardware
  • Los desaf铆os de la VR

Para comenzar este art铆culo, nada mejor que comenzar con una definici贸n del concepto detr谩s de la tecnolog铆a. El principio es simple, se utiliza una computadora para producir una simulaci贸n tridimensional de un mundo que el usuario puede navegar y manipular y que le dar谩 la sensaci贸n estar sumergido en este mundo. Los cient铆ficos, ingenieros y te贸ricos han creado cientos de aplicaciones y t茅cnicas para hacer que la realidad virtual funcione hoy.



Si tuvi茅ramos que nombrar algunos elementos fundamentales que definen una experiencia de realidad virtual, no dejar铆amos de mencionar los dos siguientes:

  • Im谩genes tridimensionales pensadas desde la perspectiva del usuario.
  • La capacidad de seguir ciertos movimientos del usuario. En particular su cabeza y sus ojos, y haciendo que el entorno 3D se adapte a su perspectiva y movimientos.

La importancia de la inmersi贸n

No hay realidad virtual sin esta sensaci贸n de inmersi贸n tan presente cuando se equipa un casco de realidad virtual. El ingeniero Jonathan Steuer evoca la presencia de dos componentes que sirven a esta inmersi贸n: 鈥淵 respectivamente la profundidad y amplitud de la informaci贸n. El primero, profundidad, se refiere a la cantidad y calidad de los datos que recibe el usuario cuando interact煤a con su entorno virtual. Esto puede variar desde la resoluci贸n hasta la complejidad del entorno gr谩fico y la sofisticaci贸n del sistema de audio. El alcance de la informaci贸n se refiere a al n煤mero de sentidos presentes en el universo virtual y que act煤an conjuntamente. La mayor铆a de las experiencias de realidad virtual utilizan sensores visuales y de audio que funcionan en conjunto. Por ejemplo, la informaci贸n visual, como la presencia de un personaje en la pantalla que est谩 ejecutando, llama a los sensores visuales, mientras que el ruido de funcionamiento que se escucha en paralelo llama al sensor de audio. El funcionamiento de los dos dispositivos juntos es necesario para dar escala a la escena.



La investigaci贸n actual de ingenieros y cient铆ficos tiende a mostrar que el siguiente paso ser铆a la incorporaci贸n del tacto como tercer dispositivo sensorial. Dispositivo que transcribir铆a la presi贸n del usuario y la sensaci贸n general de tacto (m谩s informaci贸n sobre algunos dispositivos de este tipo aqu铆).

Otro criterio importante para el funcionamiento de la inmersi贸n es el tiempo de respuesta. La estabilidad del sistema se basa en la ilusi贸n de que lo que se ve es real y cualquier cambio de 谩ngulo por parte del usuario debe ser inmediatamente transcrito en las dos pantallas colocadas sobre los ojos. Seg煤n el Dr. Frederick Brooks, pionero en realidad virtual, el dispositivo debe tener un m铆nimo de 20 a 30 im谩genes por segundo para crear la ilusi贸n necesaria. Pero cuidado porque si este es el m铆nimo, estamos m谩s cerca de los est谩ndares de los videojuegos que tienden a mostrar que si 30 FPS es la base para una jugabilidad correcta, 60 FPS representa la fluidez "real" para lograr. Para la realidad virtual, esto parece a煤n m谩s cierto porque muchas personas creen que 90 a 120 FPS no es demasiado para obtener una tasa de respuesta suficiente a los movimientos de la cabeza del usuario.

C贸mo funciona el entorno virtual

El tercer criterio esencial para el funcionamiento de la inmersi贸n que acabamos de ver es tambi茅n el punto de entrada de esta parte dedicada a la credibilidad del entorno virtual. Acabamos de mencionar la cantidad de sentidos presentes en un entorno virtual (vista, o铆do, tacto鈥), pero no mencionamos la cantidad de usos de estos sentidos dentro de la propia experiencia. Dicho de otro modo, la gesti贸n del micr贸fono de los sentidos en tiempo real. Por ejemplo, si el entorno tiene un conjunto de elementos con retroalimentaci贸n de sonido 3D, estos elementos diferentes deben reaccionar de acuerdo a la posici贸n y orientaci贸n del jugador. Los elementos m谩s distantes ser谩n as铆 menos perceptibles que los que se encuentran a pocos cent铆metros del usuario y resonar谩n m谩s en el o铆do derecho o izquierdo en funci贸n de la orientaci贸n de este 煤ltimo.



Por supuesto, la velocidad a la que aparecen estos eventos crear谩 una ilusi贸n cre铆ble. Luego hablamos de latencia, ya sea el tiempo de respuesta entre el sistema y la acci贸n del usuario. Para comprender mejor c贸mo funciona la latencia, hagamos un paralelo con los videojuegos. Al crear un juego, una de las cosas m谩s importantes son las se帽ales y los comentarios. Los signos representan todo un mont贸n de elementos visuales, sonoros o h谩pticos (vinculados al tacto, a menudo las vibraciones de un controlador), que se utilizan para indicar informaci贸n al jugador, para guiarlo en breve. Por ejemplo, su barra de vida le da informaci贸n sobre el estado de su personaje, la forma en que se mueve un enemigo puede darle informaci贸n sobre c贸mo luchar contra 茅l, etc. Los signos son legi贸n y son esenciales para el funcionamiento de un juego.. Es lo mismo en la vida real, cuando ves una luz roja sabes que tienes que parar, eso es una se帽al.

Los comentarios corresponden a retroalimentaci贸n despu茅s de una acci贸n del usuario. Por ejemplo, si el jugador decide saltar, presionar谩 una tecla, en el mismo momento en que realiza esta acci贸n se debe realizar una devoluci贸n: Lanzamiento de la animaci贸n del salto, efectos de sonido del personaje, disminuci贸n de la resistencia de la barra, etc. ... Tanta retroalimentaci贸n que permite al usuario entender que su acci贸n ha funcionado bien. Cada acci贸n, independientemente de su importancia, debe estar asociada varios comentarios de diferentes categor铆as. Cuando tocas tu celular, cuando retiras dinero del cajero autom谩tico, hay muchas retroalimentaciones presentes para hacerte entender que acabas de presionar una tecla, que has insertado tu tarjeta de cr茅dito, etc ... una operaci贸n simple e impl铆cita que es necesario para el hombre.



En un entorno virtual, es lo mismo. Las se帽ales deben estar permanentemente presentes, visuales, sonoras, etc ... Es su concordancia la que har谩 que el jugador comprenda lo que est谩 sucediendo frente a 茅l.. Si camina, salta, se mueve, gira la cabeza, la retroalimentaci贸n debe ser inmediata. De ah铆 la importancia de tener una latencia muy baja para que este retorno sea inmediato. Los humanos pueden percibir una latencia superior a 50 milisegundos. Si se excede este tiempo, se rompe la inmersi贸n y se destruye el ambiente artificial. El cerebro entonces no comprende por qu茅 despu茅s de mover la cabeza no se produce nada inmediatamente.

Una verdadera experiencia de realidad virtual hace que el usuario olvide que se encuentra en un mundo ficticio.

Interacci贸n al servicio del usuario

Existen varios tipos de contenido de realidad virtual, algunos ofrecen m谩s posibilidades al usuario que otros, entre jugar un videojuego en VR y ver una pel铆cula en VR tambi茅n, hay un abismo en t茅rminos de interactividad. En el primer caso, el usuario es un jugador capaz de interactuar con el entorno y de ver las consecuencias de estos actos en 茅l, en el segundo caso, el usuario es solo un espectador al que 'damos la posibilidad de elegir qu茅 parte de la escena para ver, aunque los dos usos no son realmente comparables, es un hecho cierto: Los videojuegos ofrecer谩n un mayor grado de inmersi贸n, porque si al final la titulaci贸n t茅cnica ser谩 menos impactante que una pel铆cula capaz de crear en un entorno fotorrealista, la posibilidad de ser activo y ofrecer una lista de acciones factibles tendr谩 m谩s 茅xito en anclar al jugador en el mundo virtual en el que est谩 viajando.

Jonathan Steuer explica que hay tres factores que ayudan a explicar el grado de interacci贸n que ofrece una aplicaci贸n. El primero es velocidad, define la velocidad a la que el software incorpora las acciones del jugador y las transcribe en la pantalla de una manera que el usuario puede percibir (cf: retroalimentaci贸n). El segundo es la puerta, define el n煤mero de consecuencias que pueden resultar de una acci贸n. El ultimo es las asignaciones, corresponde a la capacidad del software para definir resultados naturales en respuesta a la acci贸n del usuario.

Una de las interacciones m谩s comunes en aplicaciones de realidad virtual y particularmente en juegos, resulta en la capacidad de moverse. El funcionamiento de la navegaci贸n es una parte integral de las posibilidades de interacci贸n y, a menudo, el intermediario para realizar otras acciones. Tambi茅n entendemos ciertas derivaciones en el funcionamiento del movimiento como saltar, trepar y correr que tambi茅n contribuyen a este grado de inmersi贸n al tiempo que ofrecen una mayor variedad de movimientos. lo que le da al usuario la sensaci贸n de tener un mayor control sobre el medio ambiente. La inmersi贸n solo se refuerza.

Desafortunadamente, el desplazamiento no es suficiente para crear una interacci贸n suficiente porque solo est谩 ah铆 para permitir que el usuario visite el entorno virtual, no tiene un impacto real en su mundo. La cient铆fica Mary Whitton explica que despu茅s de pasar unos minutos en un entorno que no ofrece m谩s interactividad que esa, el usuario se aburrir谩 demasiado para tener 茅xito en la inversi贸n y el entorno aparecer谩 inmediatamente como ficticio. romper el compromiso del usuario.

Entonces, 驴c贸mo hace que el usuario se sienta comprometido? Debe poder modificar el entorno virtual. El uso de objetivos y objetos interactivos puede servir al usuario y hacer su viaje cautivador.

Videojuegos: un maestro perfecto

Si hay un medio a tomar como modelo, son los videojuegos. Ya que existe nunca dej贸 de empujar los l铆mites de la interactividad, intentar, fallar, emprender, aprender y extraer lecciones sobre el funcionamiento de la interacci贸n entre el jugador y la m谩quina. Es un medio joven pero que evoluciona tremendamente r谩pido, hoy en d铆a hay muchos especialistas y todas estas personas hoy saben muchas cosas sobre qu茅 hacer y qu茅 no hacer en un videojuego. Bases en definitiva, como el cine, la literatura o la m煤sica tienen las suyas. C贸digos, reglas imperecederas. Pero, 驴qu茅 hace que los videojuegos sean tan especiales? es que es el 煤nico medio en el mundo que no vuelve pasivo al usuario. Somos activos cuando jugamos, en distinto grado, y es todo esto lo que hace que la realidad virtual sea necesaria para tomar un modelo de este medio para lograr crear sus propias reglas en el futuro. Dado que los videojuegos son parte del panorama de la realidad virtual, eso no significa que otras aplicaciones no intenten crear esa interactividad, aprovechar las posibilidades de la realidad virtual y asegurarse de que sea cual sea el tipo de aplicaci贸n, el usuario es ya no pasivo.

Hablemos de hardware

Ahora que hemos terminado con las t茅cnicas de inmersi贸n, echemos un vistazo al hardware detr谩s de las aplicaciones. Hoy la mayor铆a de los auriculares de realidad virtual se ejecutan en computadoras personales. El poder de las PC hoy en d铆a facilita la creaci贸n y ejecuci贸n de aplicaciones. Pero ten cuidado, esto todav铆a requiere componentes avanzados para permitir un uso eficiente y en buenas condiciones para las aplicaciones m谩s exigentes. Los auriculares como Oculus Rift o HTC Vive requieren PC de escritorio con componentes de alta calidad. Luego pasaremos a los componentes de juegos con tarjetas gr谩ficas de 煤ltima generaci贸n como la serie GTX 900 y con la 煤ltima, la GTX 1080. Un presupuesto bastante sustancial, por lo tanto, reservado para los amantes de las experiencias de alta calidad.

La mayor铆a de los cascos utilizan un sistema HMD basado en dos pantallas, una para cada ojo, para reflejar la profundidad de campo del usuario. Los primeros sistemas HMD utilizaban monitores de 鈥渢ubo de rayos cat贸dicos鈥 (CRT). Hoy en d铆a son los monitores de "pantalla de cristal l铆quido" (LCD) los que dominan el mercado y ofrecen una resoluci贸n y un panel de color m谩s interesante.

Junto a eso, viene el sistema de seguimiento de movimiento que permite a los usuarios realizar movimientos con la cabeza que se transcriben en la pantalla. El sistema detecta la orientaci贸n del usuario y env铆a la imagen correspondiente a las pantallas. 

Finalmente vienen los accesorios que se pueden asociar al uso de cascos. Hay controladores, a menudo equipados con detecci贸n de movimiento, guantes, reconocimiento de voz y sensores ambientales que ubican elementos en la habitaci贸n (como el HTC Vive) y muchos otros.

Los desaf铆os de la VR

Nos acercamos al final de este dossier dedicado al funcionamiento de la realidad virtual, pero a煤n queda un 煤ltimo punto por abordar, los retos de futuro de la RV:

  • Lograr crear sistemas m谩s impl铆citos para el usuario, m谩s aforders y que, por tanto, requieran menos aprendizaje para abrirlo m谩s al p煤blico en general.
  • Trabaja en la ergonom铆a de los accesorios para ofrecer un uso pr谩ctico en combinaci贸n con el casco.
  • Crear entornos virtuales que solo tengan sentido en la realidad virtual y que, por tanto, puedan utilizarse para promover la tecnolog铆a.
  • Trabaje en optimizaci贸n y tecnolog铆a para hacerlo m谩s accesible, de modo que no est茅 reservado solo para una 茅lite.

El archivo termina aqu铆, si no obstante a煤n no est谩s satisfecho con los conocimientos puedes ir m谩s all谩 con este otro art铆culo que explica la creaci贸n de aplicaciones dedicadas a la realidad virtual.



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