Dispositivos de Realidad Virtual

    La Realidad Virtual en el área de la visión trabaja básicamente con cascos o con equipos basados en un brazo mecánico que sostiene un display a través del cual, al girarlo, se puede observar el entorno del mundo virtual en el cual está inmerso el usuario. Una características de estos dispositivos es la visión estereoscópica, sensación de ver una determinada imagen en tres dimensiones, esto se logra haciendo una representación igual para cada ojo de la imagen que se va a observar, estas representaciones son posteriormente proyectadas desde un mismo plano y separadas una distancia que está determinada por la distancia a la cual se encuentra el observador del plano de las imágenes.

(componentes de dispositivo de RV de HTC)

    Los audífonos son el equipo básico empleado para escuchar los sonidos propios de un ambiente virtual. Con los denominados audífonos convencionales, los de uso más corriente, se escucha el sonido simulado de los objetos sin identificar auditivamente el punto de ubicación de los mismos. Utilizando audífonos especiales, como el convolvotrón, además de simular el sonido propio de los objetos, se puede simular la ubicación de los mismos dentro del ambiente virtual. En la actualidad la Realidad Virtual esta haciendo uso de guantes y trajes como medio para interactuar en un ambiente virtual, para lograrlo, estos dispositivos se comportan inicialmente como dispositivos de entrada que permiten al computador "conocer" las actuaciones del usuario. Cuando actúan como dispositivos de salida, pueden utilizarse para hacer llegar al usuario, por ejemplo, la sensación de estar sosteniendo un objeto que se ha cogido dentro del ambiente virtual, esto se logra gracias a unas almohadillas que se inflan en el guante y dan la sensación de peso. También se puede llegar a percibir la rugosidad y forma propias de objetos virtuales, lo cual se logra con dispositivos que tienen partes de aleaciones con memoria que tras variaciones en la temperatura toman formas que se les han practicado con anterioridad.

    Los denominados dispositivos de seguimiento son aquellos mediante los cuales el computador localiza al usuario dentro del ambiente virtual. Uno de los más utilizados es el tracking óptico, mecanismo que consta de un casco que es llevado por la persona que se encuentra inmersa en la escena virtual. Este casco tiene en su parte superior una cámara que enfoca el techo de la sala dentro de la cual se desplaza el usuario. En el techo se encuentran ubicadas unas lámparas que se encienden y apagan secuencialmente a gran velocidad y las cuales reciben la señal enviada por la cámara. La lámpara que se enciende en el momento en que la persona pasa bajo ella es la que envía la señal de ubicación al ordenador.

(Virtual Boy Nintendo (1995) uno de los primeros intentos de aplicar la realidad virtual en consolas de videojuegos)

Realidad Virtual y Tratamientos Psicológicos

    En el campo de la Psicología Clínica, la utilización de esta tecnología implica que podemos disponer de simulaciones de la realidad para llevar a cabo tratamientos psicológicos. Se podrá pensar que esto no es muy nuevo, ya que tradicionalmente en terapia para muchas de estas “simulaciones de la realidad” se ha recurrido a la imaginación del paciente o a procedimientos como el juego de roles. Sin embargo, la ventaja de esta nueva “simulación cibernética” es que cada uno de los elementos, y eventos, que suceden en la misma están bajo el control total del terapeuta. Por ejemplo, para el tratamiento mediante la técnica de exposición de la fobia a volar podemos disponer de un avión virtual con distintas opciones: vuelos de día o de noche, buen tiempo o tormenta, vuelo con turbulencias o sin turbulencias; otra opción es practicar sólo una parte del vuelo que sea especialmente difícil para un paciente, como el despegue. Es decir, podemos despegar varias veces en una misma sesión y sin salir de la consulta, lo que sería imposible utilizando un avión real.

    La RV nos ofrece algunas ventajas a la hora de aplicar la terapia. En primer lugar, y como acabamos de señalar, el control sobre los eventos que ocurren en el mundo virtual es total, por ello siempre podemos asegurar al paciente que sólo ocurrirá lo que nosotros queramos que ocurra en ese mundo virtual. Esta característica puede potenciar la idea de la terapia como un ambiente protegido, en el que el paciente puede explorar y experimentar sin que haya consecuencias directas, es decir, practicar las destrezas aprendidas en un ambiente protegido para poder aplicarlas después en el ambiente natural. Además, la RV permite la graduación de las dificultades en esa práctica, con un nivel de precisión que no permitela realidad; por ejemplo, es posible disponer de un supermercado virtual en el que se puede graduar la dificultad en función del número de personas presentes para una persona que sufre agorafobia; en cualquier momento se puede decidir que el supermercado esté vacío, o que haya poca gente, o una multitud. 

    Por otra parte, la RV permite repetir exactamente la misma situación las veces que sean necesarias, sin esperar a que esa situación se vuelva a repetir en el mundo real; por ejemplo, despegar una y otra vez en un avión virtual hasta que el paciente se habitúe a esa situación. Esta posibilidad puede ayudar a aumentar aspectos que son muy relevantes a la hora de asimilar la terapia, como el sobre-aprendizaje y las expectativas de auto-eficacia (Bandura, 1977). También es posible realizar una determinada conducta o ejecución en RV sin tener que esperar a que se produzcan determinadas circunstancias en el mundo real; por ejemplo, hablar ante una audiencia para una persona con fobia social (por ejemplo, en unas oposiciones o en una entrevista de trabajo), o alejarse de casa para disfrutar de unas vacaciones para una persona agorafóbica (Temor obsesivo ante los espacios abiertos o descubiertos que puede constituir una enfermedad).

Botella, C. García, A. Baños, R. Quero, S. (2007). Realidad Virtual y Tratamientos Psicológicos. 

Cuadernos de Medicina Psicosomática y Psiquiatría de Enlace. Artículo de medicina y salud, (27), 18-19. Recuperado de: http://www.terapiacognitiva.eu/cpc/dwl/VR/Cuad%20N82%20trabajo%202.pdf

“Playtime Computing”: La Sala de Juegos Virtual

    Quizá una de las más esperanzadoras aplicaciones de la RV mediante el uso de un sistema
CAVE, por el objetivo educativo que persigue, sea esta iniciativa desarrollada por científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts, que mediante varias pantallas interactivas de proyección a modo de paredes, un conjunto de reflectores montados en el techo que proyectan imágenes en el suelo y un robot llamado Alphabot en forma de cubo y controlado por control remoto, prometen
conseguir que los más pequeños, con edades entre 4 y 6 años, desarrollen lo que los psicólogos llaman "juegos de imaginación", es decir, la experimentación temprana con el razonamiento simbólico y los roles sociales, algo crucial para su desarrollo cognitivo.

    Adam Setapen, estudiante graduado en el Grupo de Robótica que dirige la profesora Cynthia Breazeal, quién colaboró en el diseño de esta innovación lúdica, comenta que el objetivo buscado desde el primer momento ha sido la posibilidad de interactuar jugando entre varios espacios: "Una de las cosas con las que estamos realmente entusiasmados es con tener dos de estos espacios, uno aquí y otro tal vez Japón, de modo que cuando el robot entre en el mundo virtual aquí, salga del mundo virtual en Japón”, idea que recuerda al CityCluster antes mencionado.

    Joe Blatt, director del programa de Innovación y Tecnología de la Educación de la Universidad de Harvard, dice: "Es muy importante para los niños aprender lo antes posible que lo que hay al otro lado de la pantalla, lo que funciona gracias a la informática, no debe ser visto simplemente como algo que está ahí, algo dado por otros, sino que tú puedes obtener los mismos efectos que obtendrías si estuvieses creando algo con un juego de construcción”.

Pérez, F (2011). Presente y Futuro de la Tecnología de la Realidad Virtual. Creatividad, TICs y 

                   sociedad de la información. Creatividad y Sociedad (16), 25-26. Recuperado de
http://www.creatividadysociedad.com/articulos/16/4-Realidad%20Virtual.pdf

Breve Historia de la Realidad Virtual

    Hacer un verdadero recorrido histórico por los hitos y avances tecnológicos significativos que han tenido lugar durante los últimos cincuenta años sería demasiado extenso y no es el propósito de este documento. Es por ello que, para simplificar ese maravilloso y excitante periplo de la RV, se señalan cuatro grandes etapas:

    Primera etapa. Desde que Ivan Sutherland publicó "The Ultimate Display" (1965) en el que describía el HMD, casco o Head Mounted Display, hasta que Jaron Lanier, CEO del Virtual
Planetary Laboratory, VPL Research, inventó el término “Realidad Virtual" (1989). La NASA y el US Army (Ejército de los Estados Unidos) fueron algunos de los primeros organismos oficiales en emplear esta nueva tecnología.

    Segunda etapa. Comienzan a producirse películas de cine cuya temática es la RV como “El Cortador de Césped” (Brett Leonard, 1992). Y también juegos de ordenador que cabe preguntarse, ¿Son verdadera RV? Más adelante se dará respuesta a esta pregunta.

    Tercera etapa. Hacia 1994 aparece un software de formato de archivo estándar para visualizar modelos 3D en la web llamado Virtual Reality Modeling Language, VRML, (Dave Ragget y Tim Berners-Lee, el mismo del HTML - HyperText Markup Language - Lenguaje de Marcado de Hipertexto). Esto sí se considera 3D interactiva, aunque no es inmersiva aún, y un funciona vía Internet. Por otra parte, se deben considerar las limitaciones de memoria del hardware existente en la época y el escaso ancho de banda para las transmisiones de la información, así como un software aún incipiente. Estos hechos frenaron este impulso y llevaron la corriente principal de la Realidad Virtual a otras áreas como la “Realidad Aumentada", la “Teleinmersión" y los ambientes artísticos interactivos.

    Cuarta etapa. Y no por ello posterior, pero sí seguirá un camino distinto al no
implementarse aún a través de internet. En el Laboratorio de Visión Electrónica de Chicago
(EVL) se inventa el "Computer Automatic Virtual Environment", CAVE, en el año 1992. Basado
en la proyección de imágenes sobre unas paredes translúcidas, que son pantallas de
retroproyección, normalmente opera mediante un sistema de visión llamado estereoscópico
(con sensación de profundidad 3D), de manera que múltiples usuarios pueden interactuar
entre ellos y dentro del entorno virtual compartido.

                                              (Sensorama, uno de los primeros intentos de inmersión sensorial)

Pérez, F (2011). Presente y Futuro de la Tecnología de la Realidad Virtual. Creatividad, TICs y 

                   sociedad de la información. Creatividad y Sociedad (16), 10-11. Recuperado de
http://www.creatividadysociedad.com/articulos/16/4-Realidad%20Virtual.pdf

¿Son los videojuegos verdadera Realidad Virtual?

     Los videojuegos sí son verdadera Realidad Virtual, aunque no lo fueron en sus comienzos, en los que la inmersión y la interactividad casi no existían. Fue a partir del año 1993, con la aparición del juego denominado DOOM cuando comenzó la lenta convergencia que ya existe en la actualidad entre vídeojuegos y RV. A partir de aquí, surge el concepto denominado “Serious Games”, consistente en el conjunto de aplicaciones basadas en la tecnología de desarrollo de los videojuegos, pero con un propósito distinto del puro entretenimiento ya que hacen referencia fundamentalmente a productos de utilidad en otros ámbitos de la vida como puede ser en industrias como la defensa, la educación, la exploración científica, la asistencia sanitaria, la gestión de emergencias, el urbanismo, la ingeniería, la religión, la política, etc.

    De otra parte también se considera que los videojuegos son RV en la medida que cumplen con los requisitos exigidos, a priori, a toda aplicación que se quiera considerar RV: tiempo real, interactividad, e inmersión.

    En la actualidad, todos los videojuegos que salen al mercado, tanto para consola
como para PC, disfrutan de unas características gráficas y una interactividad que hace tan
solo quince años hubieran sido casi impensables. Es necesario apuntar en este sentido
que existe un tipo concreto de videojuegos llamados “casual play” o de tipo “casual”, que
suelen disfrutarse por internet exclusivamente y tienen la ventaja de ser muy simples
respecto al grafismo necesario, con lo que funcionan al cien por cien con un equipamiento
informático mínimo tanto en ordenador, teléfono móvil o cualquier otro dispositivo portátil –
también considerados mini ordenadores-.

    Y todo, gracias a la tecnología, a la mejora de las tarjetas aceleradoras gráficas,
que son un verdadero microprocesador en sí mismas, al incremento de la velocidad de las
operaciones de procesado de los chips, al bajo coste al que se está llegando a producir las
memorias internas y externas para los ordenadores.

    Los videojuegos de última generación poseen una nitidez gráfica excelente, casi todos los objetos disponen de gran inteligencia artificial y “física” de comportamiento, tanto en el escenario como en la interactividad. En el año 2004 apareció en el mercado de juegos de PC una obra de ingeniería del software lúdico que marcó la forma de desarrollar juegos en el futuro: “Far Cry”, de la empresa alemana Crytek. La iluminación poseía una suavidad extrema y tanto las transparencias de las imágenes como la paleta de colores y las sombras, estaban todas renderizadas en tiempo real.

    Las versiones posteriores tanto de esta obra del arte lúdico como del resto que están
comercializándose en la actualidad, aprovechan la arquitectura llamada “multithreading” (hilos
o "threads", en inglés), cuya idea se explica a continuación. En sistemas operativos, un hilo de
ejecución o subproceso es una característica que permite a una aplicación realizar varias
tareas a la vez, es decir, concurrentemente. Los distintos hilos de ejecución comparten una
serie de recursos tales como el espacio de memoria, los archivos abiertos, situación de
autenticación, etc. Esta técnica permite simplificar el diseño de una aplicación que debe llevar
a cabo distintas funciones simultáneamente.

Pérez, F (2011). Presente y Futuro de la Tecnología de la Realidad Virtual. Creatividad, TICs y 

                   sociedad de la información. Creatividad y Sociedad (16), 28-29. Recuperado de
http://www.creatividadysociedad.com/articulos/16/4-Realidad%20Virtual.pdf

Aplicaciones de la Realidad Virtual en la cirugía médica

    Uno de los principales campos de aplicación de la realidad virtual en los últimos años, gracias desde luego al creciente desarrollo tecnológico, ha sido el de la medicina. Estos avances han supuesto para el ser humano, en particular el paciente, una mejora trascendental en su calidad de vida y para la medicina en general, una garantía a la hora de la realización de un diagnóstico más certero.

    Las aplicaciones de RV, han supuesto innovación científica y tecnológica, por ejemplo, en la realización de autopsias virtuales; en interfaces neuronales para el movimiento de brazos robot y geminoides -clones mecánicos-; en el tratamiento de la paraplejia y el autismo; o en el tratamiento de las fobias, donde la RV ha constituido una ayuda terapéutica indiscutible al permitir representar virtualmente -con la importante reducción de costes que ello supone-, aquello que nos asusta y da miedo como podrían ser: insectos, volar en un avión, el vértigo a las alturas, etc.. Su aplicación permite al experto controlar y graduar de manera eficaz e instantánea la intensidad del efecto producido en el paciente, según la reacción que éste pueda manifestar; sin que haya de moverse de un cómodo sillón. Todo a través de un casco de visión o a través de unas pantallas de proyección.

    Desde luego, la inestimable ayuda prestada a los cirujanos a la hora de realizar una intervención quirúrgica es una de las más trascendentes aplicaciones de la RV en la actualidad. Y esto es así, entre otras cosas, porque la RV hace posible repetir una y otra vez el proceso de una determinada operación quirúrgica antes de llevarla a cabo, reduciendo por tanto, al mínimo, los riesgos que puedan acaecer en el momento de la intervención real.

    El Dr. Tomás Gómez Cía, director de la Unidad de Cirugía Plástica y de Grandes Quemados del Hospital Virgen del Rocío de Sevilla, afirma a este respecto: “La RV ofrece una inmensa precisión si se aplica a los procesos quirúrgicos, y permite reducir tiempos de operación, así como dosis de anestesia en el paciente, y en general, costes de la intervención”.

    Los casos de éxito de las aplicaciones médicas de la RV a nivel mundial se multiplican día a día. Junto a su equipo médico, el Dr. Tomás Gómez Cía ha sido uno de los pioneros en realizar con éxito hace unos meses el segundo trasplante de cara en España, con la asistencia de software específicos de RV desarrollados por la empresa T-Systems. Desde que en 2008 comenzaran a introducir la simulación en 3D en el campo de la cirugía, han sido más de 100 los pacientes intervenidos en su hospital con la ayuda de tecnologías de RV.

Pérez, F (2011). Presente y Futuro de la Tecnología de la Realidad Virtual. Creatividad, TICs y 

                   sociedad de la información. Creatividad y Sociedad (16), 15. Recuperado de
http://www.creatividadysociedad.com/articulos/16/4-Realidad%20Virtual.pdf

Diferentes sistemas de Realidad Virtual

    Dependiendo del tipo de Interface/Hardware empleado en la visualización interactiva, una
primera clasificación podría
ser ésta:

1. Sistemas Desktop de Realidad Virtual o WoW: (Window on World), mostrando una imagen 2D ó 3D en un monitor, “casco” o pantalla de proyección. Son la mayoría de los videojuegos para PC’s o consolas de los hogares. El usuario ve la imagen en primera persona.

2. RV en Segunda Persona: el usuario sabe que está en el mundo virtual porque se ve a sí mismo dentro de la escena. Es un integrante “visible” del mundo virtual porque ve la proyección de su imagen en un fondo o ambiente. Se aplica la idea de “ver para creer” para inducir la sensación de presencia.

3. Sistemas de Telepresencia: Telemedicina, Telerrobótica. Con cámaras, dispositivos táctiles y de retroalimentación, ligados a elementos de control remoto que permiten manipular robots ubicados a distancia mientras se experimentan en forma virtual. En algunas ocasiones se denomina “Telepresencia” sólo al hecho de manifestarse en un mundo virtual como un ente, mientras que a su
interacción con objetos reales se la conoce como “Mixed Reality” o “Realidad Mezclada”.

4. Sistemas de Inmersión de Realidad Virtual: Sumergen al usuario en el mundo virtual, utilizando sistemas visuales tipo CAVE, con sensores de posición y movimiento, quedando el usuario, sumergido “realmente” en la atmósfera virtual y formando parte de ese mundo.

Pérez, F (2011). Presente y Futuro de la Tecnología de la Realidad Virtual. Creatividad, TICs y 

                   sociedad de la información. Creatividad y Sociedad (16), 13-14. Recuperado de
http://www.creatividadysociedad.com/articulos/16/4-Realidad%20Virtual.pdf

El triángulo de la Realidad Virtual

La RV (Multiusuario) se puede considerar como un medio de comunicación en sí

mismo, que puede ser capaz de permitir en un futuro la participación corporal total en un mismo espacio compartido de telecomunicaciones generado por ordenador que podría estar dotado de retroalimentación multisensorial.

   Las 3 características fundamentales que definen la RV frente a las animaciones 3D tradicionales son: posibilidad de tiempo real, que permite elegir la dirección hacia dónde moverse en el interior del escenario o hacia dónde dirigir la mirada; inmersión completa por el interior del mismo, perdiendo el contacto con la realidad exterior al percibir únicamente los estímulos del mundo virtual; e interacción con los elementos que lo conforman, que permite interactuar con el mundo virtual a través de diversos dispositivos de entrada, como: joysticks, guantes de datos, etc. Se posibilita así al usuario para modificar elementos del mundo virtual recibiendo, a su vez, una respuesta del mundo 3D, a través de sus sentidos.

(Power Glove)

Dos de estas características están estrechamente relacionadas entre sí, aunque no son lo mismo: tiempo real e interactividad. Éstas son necesarias para una definición de RV, entre otros motivos, por su carácter distintivo. Permiten distinguir la RV, por ejemplo, de las fotografías 360º -en las que existe tiempo real, pero no la posibilidad de interactuar cambiando alguno de los elementos de la imagen, aunque sí “tocar” zonas activas de la misma que produzcan un efecto adicional y, por supuesto, en las que no existe inmersión total-.

Pérez, F (2011). Presente y Futuro de la Tecnología de la Realidad Virtual. Creatividad, TICs y 

                   sociedad de la información. Creatividad y Sociedad (16), 11-12. Recuperado de
http://www.creatividadysociedad.com/articulos/16/4-Realidad%20Virtual.pdf