Aplicacions de realitat virtual i anàlisi de casos

L'estudi dels enllaços moleculars per a crear molècules noves més complexes a partir de dues molècules més senzilles o de més dues té una gran importància en la investigació i les indústries farmacèutica, biomèdica, biològica, etc. La qüestió principal és entendre les forces que participen en els processos d'enllaç de les molècules. Tant les trajectòries que s'han de seguir durant l'enllaç com l'orientació de totes dues molècules afecten enormement l'energia requerida per fer l'enllaç. Un enllaç que requereixi molta energia per a forçar la unió de les dues molècules, d'una banda, és més complex i, de l'altra, requereix més recursos i, per tant, és més car de dur a terme. La comprensió i la detecció de les forces implicades permeten d'optimitzar aquests processos, redueixen els costos i faciliten la investigació de components nous.

Amb aquest propòsit, els equips d'investigació de realitat virtual de la UNC van decidir desenvolupar una aplicació per a estudiar aquests fenòmens. En aquesta aplicació es fixa una de les dues molècules en una posició concreta de l'espai. L'altra es fixa a una interfície de control per a l'usuari. La part física d'aquesta interfície de control és un braç robòtic que permet a l'usuari de manipular (desplaçar i rotar) la molècula amb una gran facilitat (com es veu en la imatge). El braç està fixat al sostre i funciona a manera de palanca de control molt sofisticada, la qual no solament capta els moviments de la mà i el braç de l'usuari sinó que també li dóna una resposta de força i de resistència (la qual cosa s'anomena force feedback). Aquesta resposta obeeix al model de forces electromagnètiques que apareixen entre molècules i que s'ha introduït en el sistema. D'aquesta manera, l'usuari (el científic) pot provar diferents posicions, orientacions i trajectòries d'aproximació de la molècula mòbil a la molècula fixa i, així, pot detectar quina és la millor i, alhora, comprendre més bé els processos que hi ha involucrats.

Aquest és l'exemple perfecte de comparació entre una simulació que utilitza un model físic (una maqueta) i l'aplicació equivalent en realitat virtual.

Quan es volen estudiar els coeficients aerodinàmics d'un perfil alar o del buc d'un avió o un vehicle espacial, de la carrosseria d'un cotxe esportiu, o de les aspes d'un molí d'una estació d'electricitat eòlica, s'acostuma a construir un model a escala (una maqueta) i se'l situa en un túnel de vent per a fer proves.

Un túnel de vent és un túnel que té acoblat en un extrem un ventilador gros que pot generar ràfegues de vent de diferents tipus i intensitats. Els científics col·loquen el model (que habitualment està fet d'argila o un altre material fàcil de modelar) dins del túnel, encarat cap al ventilador, i es posa en marxa el ventilador i s'estudia el comportament del model pel que fa a rendiment, turbulències, etc. Per a observar el flux d'aire quan passa al voltant del model, però, es requereix un ajut visual, ja que de cap altra manera la transparència de l'aire no permetria d'observar cap efecte estrany. Per a això, els científics utilitzen un tub prim que deixa anar un "fil de fum" d'un color que destaqui i el situen en diferents posicions entre el ventilador i el model. L'aire que prové del ventilador impulsa el fil de fum, el qual genera una ratlla horitzontal. Aquesta ratlla, quan topa contra el model, descriu una corba que delata qualsevol imperfecció del model en forma de turbulència o remolí. A partir d'aquestes observacions, els científics retoquen el model i tornen a observar les ratlles de fum.

Aquest procés és molt costós en temps i els retocs del model requereixen una bona habilitat manual i tenen un cost molt elevat. Per aquesta raó, la NASA va decidir de desenvolupar un túnel de vent virtual. En aquest cas la maqueta és un model geomètric 3D que és molt fàcil i ràpid de modelar i modificar. El sistema té incorporat un model de les lleis de la dinàmica de fluids i genera un vent virtual. L'usuari observa el model mitjançant un sistema de visualització especial estereoscòpic, que li permet d'adoptar qualsevol posició i de veure el model des de qualsevol angle. L'usuari també té un guant de dades que li permet de deixar anar un fil de fum virtual en el punt que vulgui. Basant-se en les lleis de dinàmica de fluids, el fil de fum virtual es desplaça, deixa una traça i xoca contra el model, de manera que revela la forma i els errors possibles de disseny. Si els científics volen canviar el model, ho poden fer també de manera interactiva, amb una gran facilitat i flexibilitat.

Encara que la complexitat de càlcul d'aquesta aplicació és enorme i requereix un ordinador molt potent, és molt rendible estudiar els models d'aquesta manera pel temps que s'estalvia, per la flexibilitat i per la facilitat de fer moltes més proves que en el cas físic.

Així com els dos exemples anteriors mostren una visualització de dades científiques, aquest exemple treballa dades financeres.

Els moviments i les fluctuacions dels valors de borsa són complexos i, fins i tot, per als experts és difícil en molts casos detectar tendències, predir canvis i, en general, captar les dimensions múltiples que els componen.

Per aquesta raó, Maxus va decidir desenvolupar una aplicació en què alguns valors internacionals de la borsa i la fluctuació de cadascun dels paràmetres que els componen es visualitzessin amb més facilitat i, així, detectar amb un cop d'ull tendències en els moviments d'aquests valors.

El control d'avaries de centrals i subcentrals de telèfons de la British Telecom (BT) és complex i gairebé impossible de gestionar sense una bona visualització de la situació. Els tècnics de la BT han de detectar els errors o les caigudes de centrals tan de pressa com puguin i, llavors, han de mirar de definir rutes alternatives per a no bloquejar tota la xarxa de comunicació. Per a això, es va dissenyar una aplicació de visualització mitjançant mapes expandibles i ampliables a nivells diferents. El sistema està connectat als sistemes de control de cadascuna de les centrals i, per tant, es mostra a temps real l'estat de cadascuna d'aquestes centrals. En el cas d'una avaria el sistema situa el tècnic de manera que vegi clarament el problema i, a partir d'aquí, pugui definir la millor via de solució.

Matsushita, empresa filial de Panasonic, és, a banda d'altres moltes activitats comercials i tecnològiques, fabricant de cuines, i la interessa dissenyar-les de manera que obtingui un bon rendiment del flux de calor i de l'extracció de fums. Per a això va dissenyar una aplicació de realitat virtual, que permet de visualitzar les cuines abans de fabricar-les, i, mitjançant un model de lleis de distribució calòrica i de dinàmica de fluids, pot retocar els dissenys fins a obtenir configuracions tan òptimes com es pugui.

El tractament clàssic de la fòbia als llocs elevats es basa a posar el pacient en situacions lleument crítiques, com per exemple en un balcó, en un ascensor de vidre o a sobre un pont. L'altura es varia segons l'acceptació del pacient de la situació. Perquè els psicòlegs puguin decidir si el pacient accepta la situació i perquè se'n garanteixi la seguretat i la integritat, se li ha de monitorar contínuament les constants vitals: pols, tensió, sudoració, respiració, etc.

La quantitat d'equip de monitoratge i d'equip mèdic i personal que fa falta per a cada prova fa molt complex i car tot el procés de teràpia perquè s'ha de transportar tot al lloc físic nou on es duu a terme la prova. A més, però, si es posa el pacient en una situació massa extrema, es pot donar alguna situació perillosa. D'altra banda, en un lloc públic sempre hi poden haver situacions externes a la prova que no siguin controlables i que alterin la metodologia de la teràpia que ha preparat el psicòleg.

Per aquesta raó la tecnologia de realitat virtual ha estat d'un ajut enorme en aquests casos. Sense haver de moure's del consultori del metge (ni l'equipament ni el personal) es pot posar el pacient davant diferents situacions completament controlades i gradualment més crítiques, de manera que s'adapti de manera suau i no traumàtica a cada repte nou. En aquestes aplicacions de realitat virtual s'acostuma a utilitzar un casc de visualització, ja que en aquest cas sí que és recomanable aïllar el pacient de l'entorn físic del consultori per a evitar distraccions en el procés d'autocontrol. I, a més perquè, mitjançant el sensor d'orientació, el pacient pugui mirar en totes direccions sense perdre de vista l'entorn virtual.

L'adaptació a una cadira de rodes de persones que han tingut un accident és un procés lent i que en segons quines maniobres pot ser perillós si la falta de control fa que la cadira es tombi o topi amb alguna cosa. Per aquesta raó, és important que l'entrenament es pugui controlar i comporti tan poc risc com sigui possible.

L'aplicació de realitat virtual en qüestió utilitza una cadira de rodes física adaptada a un sistema de sensors que detecten la velocitat i la direcció de rotació de les rodes. El sistema també genera més o menys resistència de rotació a les rodes, de manera que el pacient ha de fer més o menys esforç segons el terreny virtual que se li presenta. En aquesta aplicació també és recomanable utilitzar un casc de visualització per a tenir la visió de l'entorn en totes direccions i per a veure els objectes amb què potencialment pot col·lidir per a esquivar-los.

Aquesta aplicació curiosa tracta la insatisfacció que tenen algunes persones respecte a l'aspecte físic. La idea és convèncer el pacient que els models de bellesa que imposa la societat són tan sols convencions socials extremes i artificials i que cada individu té les seves peculiaritats, que el poden fer atractiu de moltes maneres. L'aplicació escaneja aproximadament el volum del pacient i mostra aquest volum virtual en comparació d'imatges de cossos socialment considerats perfectes.

En aquesta aplicació es mira de situar els nens autistes en uns entorns molt simples perquè es concentrin en alguns elements concrets sense que es distreguin o s'alterin per altres elements. La idea és que arribin a identificar un semàfor i a reconèixer que aquest punt és adequat per a creuar un carrer.

Fa anys, quan un malalt requeria una operació d'algun òrgan intern, els cirurgians feien una operació molt agressiva, basada a obrir el tòrax o el ventre del pacient. Aquest tipus d'operacions, a part de ser molt cruentes, requerien una anestèsia total i un temps de recuperació de prop de més d'una setmana. Per a evitar aquest tipus de cirurgies i els riscos que comportaven, es va idear la cirurgia laparoscòpica. D'aquesta cirurgia, se'n diu mínimament invasiva perquè tan sols es fan tres orificis petits en el pacient. En el primer s'introdueix el laparoscopi, del qual aquesta mena de cirurgia rep el nom. El laparoscopi és un tub amb una càmera petita i una llum. La llum il·lumina l'interior del pacient i la càmera capta les imatges que el cirurgià pot veure en un monitor. Els altres dos orificis serveixen per a introduir eines especials de cirurgia (tisores, pinces, etc.). Com que és tan poc agressiva, no requereix anestèsia total i el temps de postoperatori es redueix a uns tres dies.

Malgrat els avantatges evidents d'aquest tipus de cirurgia, hi ha un gran problema per als cirurgians principiants. Aquest problema consisteix en el fet que, com que veu les imatges de l'interior del pacient per un monitor, el cirurgià perd la noció de la profunditat i requereix un entrenament intensiu per a adquirir l'habilitat de saber a quina profunditat situa les eines de cirurgia. Sense aquesta habilitat, el cirurgià pot tallar o afectar una zona crítica involuntàriament, i les conseqüències poden ser fatals.

Per aquesta raó, els aprenents de cirurgià requereixen moltes hores d'entrenament, prèvies a la primera intervenció real. El fet de fer-ho sobre cadàvers presenta problemes ètics i pràctics. El fet de fer-ho amb maniquins de plàstic no dóna bons resultats. Així, doncs, les aplicacions d'entrenament en aquest terreny s'han imposat com la solució millor. Mitjançant unes interfícies físiques especials, l'aprenent de cirurgià rep una resposta tàctil dels òrgans i teixits interns que manipula.

A més, aquesta interfície serveix, a manera de palanca de control, per a manipular les eines virtuals de cirurgia. És evident la gran contribució de la realitat virtual en aquest cas, que hi ha aportat un entorn d'entrenament segur i altament efectiu segons s'ha comprovat.

La cirurgia oftàlmica és una cirurgia d'alta precisió i miniaturitzada. Per aquesta raó també la realitat virtual és una solució molt útil, ja que pot alterar l'escala de tot l'entorn de cirurgia i simular que és molt més gran del que seria el cas físic. Així, l'aprenent pot començar a practicar amb un nivell de dificultat molt més petit i incrementar-lo de mica en mica.

En arquitectura, encara que la utilització tòpica de la realitat virtual és la de veure l'edifici acabat, amb les textures, els materials i els llums, de manera que se'n pugui avaluar aspecte final, aquesta aplicació és, en realitat, una aplicació de relativament poca importància. De fet, les aplicacions que permeten de dissenyar, d'analitzar i d'avaluar els espais projectats són les que presenten una aportació més gran. En efecte, la possibilitat de fer un walk-through ('caminada virtual') o un fly-through ('vol virtual') per dins de l'edifici i analitzar si els espais han estat definits correctament, abans que es construeixi l'edifici, ha estalviat molt de temps i de diners moltes vegades.

Mitjançant tècniques de simulació unides a tècniques de presentació de dades amb tecnologia de realitat virtual, es poden fer avaluacions de si les vies d'evacuació d'un edifici són les correctes o si els espais s'ajusten a les necessitats dels minusvàlids. Aquí no s'esmenta cap projecte en concret perquè n'hi ha una infinitat.

La distribució i la col·locació de productes en un supermercat no són seleccionades per atzar ni per qüestions estètiques. Responen a patrons de comportament de les persones arquetípiques que hi compren: tipus de recorreguts, punts de vista preferits, alçària d'ulls mitjana, colors o disposicions atractius, etc. Per a fer aquestes mesures i observacions, s'acostuma a tancar un supermercat, es fa una certa distribució de productes, es deixa entrar uns compradors model i un grup d'observadors distribuïts pel supermercat i, amb càmeres de vídeo ocultes, els fan un seguiment visual. Finalment els fan una enquesta. A partir d'aquestes dades, es dissenya una reorganització dels productes i es repeteix l'experiment.

Això és complex, lent i car de fer. Per aquestes raons, l'empresa britànica va demanar el desenvolupament d'una aplicació de realitat virtual que permetés una reorganització dels productes senzilla i tan automatitzada com es pogués. A més, es va especificar que els usuaris de prova havien de portar un casc de visualització amb sensors de posició i orientació perquè el sistema pogués gravar contínuament els punts de mirada i els seus canvis, els recorreguts, etc., de manera automàtica. Així, es podien extreure mesures estadístiques que en donessin més informació.

L'avaluació dels espais interiors de l'Airbus es va fer amb una aplicació de realitat virtual. Aquesta aplicació utilitzava les dades del disseny en CAD per a presentar l'interior amb màxima precisió numèrica i, així, poder fer l'avaluació tècnica dels espais. També, però, es va anar amb compte en la textura i la il·luminació del model per a estudiar-ne i avaluar-ne la comoditat i l'aspecte pensant en el passatger, per a estudiar-ne ambients (fins i tot al servei) i per a decidir-ne el tipus d'acabats que hauria de portar.

Una aplicació interessant d'un tipus de guants de dades la funcionalitat dels quals es basa a detectar la unió entre el dit gros i qualsevol altre dit de la mateixa mà (anomenats pinchgloves). L'usuari té una paleta d'objectes que pot situar sobre el model del terreny que s'ha d'urbanitzar. Mitjançant els guants i uns gestos codificats, es poden agafar, situar, escalar i rotar les miniatures de cases, arbres, tanques, jardins, etc. D'aquesta manera tan flexible, un urbanista pot analitzar diferents organitzacions dels habitatges per a trobar la més adequada.

Avui dia, gairebé tots els fabricants d'automòbils utilitzen la tecnologia de la realitat virtual en totes les fases del disseny i el desenvolupament. Mitjançant ordinadors potents, eines i ajuntant tots els experts que hi estan involucrats, els entorns de treball col·laboratiu aconsegueixen unes taxes d'eficiència, de rendiment, d'estalvi, etc., que fins ara no s'havien aconseguit mai. És massa llarg explicar aquí la infinitat de detalls que envolten tot aquest terreny i la quantitat enorme d'aplicacions.

El disseny de pales mecàniques, de tractors i de grues ha de tenir en compte la visibilitat de l'operador com a factor molt important en la seguretat del vehicle. Una pala mecànica que pesa unes quantes tones i que està proveïda de motors i pistons potents que generen una inèrcia enorme s'ha de poder maniobrar de manera que no perilli ni el conductor ni les persones ni els objectes que hi ha al voltant.

Per aquesta raó, Carterpillar, un dels fabricants principals d'aquests vehicles, va decidir utilitzar la realitat virtual en l'avaluació de la visibilitat de les cabines de les seves pales mecàniques.

Aquest és el primer joc considerat de realitat virtual que va aparèixer de manera pública. Encara que en essència és un videojoc, no va ser pensat per a una consola o per a PC sinó que va ser ideat com a atracció de format reduït i operable per monedes. Els usuaris podien jugar en solitari o en format multiusuari enllaçant les diverses unitats per xarxa local. Els jugadors havien de portar un casc de visualització i una palanca de control aèria. La idea del joc era moure's per unes plataformes i mirar de trobar oponents als quals havien de disparar amb una pistola virtual. També s'havien de protegir d'uns pterodàctils que volaven al voltant de les plataformes i que tractaven d'agafar els jugadors pel coll amb el bec i llançar-los a l'espai obert. Per això se'n deia Malson de pterodàctils.

La cosa més sorprenent de l'aparició d'aquest joc és que el va desenvolupar una empresa britànica i no pas una nord-americana o una japonesa, com sembla que hauria de ser. Desgraciadament, aquesta empresa, després d'un creixement molt ràpid –fins i tot va cotitzar a la borsa britànica–, va entrar en una fase de crisi que la va portar a la suspensió de pagaments el 1997. Avui dia ha reflotat, però no pas amb el maquinari propi sinó desenvolupant experiències a partir del maquinari de tercers.

L'empresa VWE va començar instal·lant un centre de lleure al centre de Chicago. Aquest centre tenia instal·lades unes quinze cabines individuals, enllaçades per xarxa, on els usuaris podien jugar al Battle tech. Aquest joc basat en el fet que cada jugador controlava una espècie de robot cuirassat es podia jugar en dues modalitats: (a) de tots contra tots, en què guanyaven els supervivents amb més punts, i (b) de tots contra el sistema, en què tots els participants formaven un sol equip i tractaven de derrotar els exèrcits controlats per l'ordinador central.

Aquest joc va tenir un apogeu important durant uns anys, i es van instal·lar altres centres en altres ciutats dels Estats Units, però després la novetat va passar i l'empresa va desaparèixer.

Aquest és el primer joc considerat de realitat virtual que va aparèixer per a plataforma PC. L'aprofitament que fa del 3D unit a un motor optimitzat de generació gràfica a temps real va donar una maniobrabilitat molt bona i una imatge nova als jocs per a PC que el va llançar a l'èxit en molt poc temps. En va sortir una segona part i, després, van sortir jocs semblants, dels quals destaca el descendent oficial seu, el Quake, que ja passa per la tercera versió.

Una part del gran èxit d'aquests jocs ha estat la capacitat dels usuaris de fer modificacions i configuracions noves dels entorns, els personatges i les eines, de manera que han eixamplat un món enorme de possibilitats. El que és polèmic és l'enfocament eminentment violent i bèl·lic del joc, en què la consigna és "Per si de cas, matem-ho tot".

L'empresa E&S, fundada pel visionari Sutherland i per un altre pioner dels gràfics per ordinador, Evans, dissenya, desenvolupa i comercialitza maquinari dedicat a generar en temps real gràfics 3D. L'any 1994 va decidir de desenvolupar i de comercialitzar la primera atracció de realitat virtual de format gran per a parcs d'atraccions. L'experiència basada en el monstre del llac Ness és una experiència multiusuària en dos sentits. D'una banda, un grup de cinc persones controlen un submarí especial, el qual té la missió de recuperar tants ous com puguin del monstre per a fer que deixi de ser en perill d'extinció. Cada persona té una funció diferent com a tripulació del submarí (pilot, controlador del radar d'ous, controlador d'una pinça robotitzada exterior, etc.). El submarí ha d'esquivar els atacs del monstre que tracta d'impedir que li robin els ous. D'altra banda, en el joc participen diversos submarins que competeixen els uns amb els altres per veure qui agafa més ous en un temps determinat.

Els jugadors, situats a la cabina del pretès submarí, observen l'entorn virtual mitjançant una pantalla grossa que fa de finestra cap a l'exterior. Les imatges són generades en estereoscòpia i, per tant, els usuaris han de portar unes ulleres especials polaritzades.

Aquesta mena de jocs, encara que el públic els ha rebut bé en general, no són rendibles per la taxa baixa de pas d'usuaris per hora que tenen. Això es deu al fet que el joc, que per si mateix ja és llarg, requereix una mica d'entrenament dels usuaris, d'un temps d'entrada a la cabina, etc. Per aquesta raó no va tenir una bona difusió. Aquest problema és atacat constantment en el disseny d'atraccions noves de realitat virtual.

La fàbrica Disney va decidir de provar l'aventura de les atraccions de realitat virtual per als seus parcs, de la mà de qui llavors era el fabricant d'estacions gràfiques més important: Silicon Graphics, Inc. El projecte constava d'una experiència basada en el conte –i pel·lícula d'animació– Aladí, en el qual l'usuari havia de volar amb la seva catifa màgica pel poblat d'Aladí i mirar de trobar una sèrie de pedres precioses i de no ser capturat pels homes del malvat Jafar. L'experiència estava concebuda per experimentar-la amb un casc de visualització, i la interfície física de navegació era una espècie de volant allargat i pla que feia l'efecte de ser els dos extrems de davant de la catifa màgica.

Diuen que la fàbrica Disney, pel fet que la qualitat gràfica que es podia aconseguir en l'atracció era molt més senzilla que la qualitat dels dibuixos de la pel·lícula, va decidir de fer la segona part de la pel·lícula, El retorno de Jafar, que només va aparèixer en vídeo, amb la mateixa qualitat gràfica. Així, quan els usuaris veiessin l'atracció, tindrien un referent idèntic.

L'atracció va ser introduïda gradualment a manera de demostracions de tipus backstage (de darrere del teló) per a grups reduïts al parc EPCOT Center del Walt Disney World d'Orlando. D'aquesta manera, a partir dels comentaris d'aquests usuaris preliminars es van corregir diversos aspectes del joc, fins a arribar a la versió final que es pot experimentar als parcs Disneyland, Magic Kingdom i Disney Quest.

El sistema Mandala, del grup canadenc Vivid Group, està basat en el sistema Video Place de Myron Krueger (vegeu la introducció històrica de la realitat virtual). Amb aquest sistema, es captura la imatge de l'usuari en temps real amb una càmera de vídeo i s'incorpora a un entorn 2D generat per l'ordinador. Mitjançant aquest sistema, Vivid Group ha generat atraccions d'esports com bàsquet d'un contra un o hoquei gel, i jocs del tipus de matar marcians.

Aquest videojoc tan popular va ser el primer de tecnologia de realitat virtual que va utilitzar el punt de vista de l'usuari en tercera persona. Fins llavors, tots els jocs es desenvolupaven en primera persona, és a dir, l'usuari experimentava el joc des d'un punt de vista subjectiu del protagonista. A Tomb Raider, l'usuari té el punt de vista d'"algú" que segueix, uns passos per darrere, el protagonista del joc. En aquest cas "la" protagonista, ja que Lara Croft és una jove intrèpida que està disposada a fer tota mena d'acrobàcies i a entrar en qualsevol lluita per a aconseguir els objectius.

Després de la primera incursió de la fàbrica Disney en el món de la realitat virtual amb l'atracció Aladdin, va decidir, el 1997, d'apostar fort per aquesta tecnologia i va obrir el primer parc d'atraccions basat completament en realitat virtual. Aquest parc, anomenat Disney Quest, no és en una extensió gran de terreny sinó en un edifici de quatre o cinc plantes al centre d'una ciutat. El primer va obrir les portes a Orlando, i el segon, a Chicago.

La companyia Disney tenia pensat de construir fins a trenta parcs a diferents ciutats del món, però sembla que l'entusiasme s'ha refredat per la poca rendibilitat dels dos primers. Això ha estat un cop dur per a aplicar la realitat virtual al terreny de les atraccions ja que es considera que, si la gran experta en parcs de diversions i d'atraccions no ha aconseguit els objectius, difícilment ho aconseguirà cap més companyia. No obstant això, d'aquests fracassos, se n'aprèn molt i constantment s'ideen aproximacions noves.

Els decorats virtuals són aplicacions que generen un entorn virtual sobre el qual s'encavalca la imatge d'un presentador real. La manera com funciona és que el presentador real és en un decorat físic molt auster, pintat completament de blau (o de verd) per a fer el que s'anomena incrustació. La incrustació és un sistema electrònic que permet d'aïllar la imatge d'una persona, un animal o un objecte que es posa davant d'un fons d'un sol color. Una vegada aïllat, s'hi pot encavalcar qualsevol altra imatge perquè sembli que la persona, l'animal o l'objecte és en un altre lloc. Això, fins a aquest punt, no requereix la realitat virtual i s'ha utilitzat amb fons estàtics des de fa molts anys.

El punt en què entra la realitat virtual és el següent. La càmera que filma el presentador real té instal·lats uns sensors que detecten contínuament la seva posició i orientació. Aquestes dades s'envien a un ordinador i es mapen sobre la posició i l'orientació del punt de vista virtual (PVV) (la qual cosa, de vegades, s'anomena la càmera virtual). Una vegada col·locat el PVV, l'ordinador genera, en temps real, un entorn virtual que s'ha modelitzat en 3D per a donar un context concret al presentador. Llavors l'ordinador agafa la imatge del presentador que ha captat la càmera, l'aïlla per incrustació i l'encavalca a l'entorn virtual que s'ha generat.

La importància de la tecnologia de realitat virtual és que, si l'entorn fos un fons fix –estàtic–, la càmera no es podria moure i canviar d'enquadrament. Si ho fes, la perspectiva del presentador canviaria, mentre que el fons es quedaria igual i el resultat seria que el presentador no encaixaria en el fons. Per aquesta raó, la càmera, quan es mou, ha d'informar l'ordinador dels canvis que fa, i és aquí on es fa imprescindible el fet de generar els fons en temps real. No solament hi ha de coincidir la perspectiva de visualització sinó també la il·luminació.

Encara que aquesta tecnologia es va desenvolupar el 1992 a Alemanya, no va ser fins al 1994 quan es va fer servir en una televisió alemanya durant un programa especial sobre les eleccions alemanyes. A partir d'aquell moment va tenir una importància gran als Estats Units mitjançant l'empresa ElectroGig, els anys 1994 i 1995. L'empresa espanyola Brainstorm, al costat de la cadena de televisió privada Antena3, milloren el sistema el 1995 i passen a ser líders mundials en aquest terreny.

Aquesta aplicació és, segons com, la inversa de l'anterior, ja que en aquest cas es parteix d'un presentador virtual, un personatge generat per ordinador a temps real que se sobreposa a una imatge captada per una càmera. Aquest personatge és manipulat com si fos un titella virtual per un actor real mitjançant algun tipus d'interfície física. Aquestes interfícies poden variar molt: des de sensors per a tot el cos, fins a sensors que capten els gestos de la cara.

L'empresa SimGraphics va generar les primeres interfícies de captura de gestos de la cara per a aquest tipus d'aplicacions i es va especialitzar en aquesta àrea.

Aquesta aplicació és un museu virtual d'art distribuït per xarxa que, entre moltes d'altres, té una secció de simulació d'una ciutat de l'antic Egipte. S'hi veuen facetes de la vida dels egipcis durant l'apogeu d'aquest imperi.

Aquesta aplicació la va encarregar el departament d'educació del zoològic d'Atlanta a l'Institut de Tecnologia de Geòrgia. La idea era permetre als nens i les nenes, que feien una excursió al zoo amb el col·legi, de tenir l'experiència d'interactuar amb un goril·la. Com que això no es pot fer amb goril·les reals pel risc que comporta, es va decidir de fer-ho amb una aplicació de realitat virtual. Per a modelar el comportament dels goril·les, es van aplicar els coneixements que havien adquirit els zoòlegs en les seves investigacions.

L'aplicació de realitat virtual del monument megalític de Stonehenge, desenvolupat per Virtual Presence i impulsat per l'English Heritage, permet d'estudiar les característiques arquitectòniques, cosmològiques, culturals i antropològiques d'aquest lloc impressionant. Alhora, l'aplicació permet d'observar i d'estudiar el monument en diferents hores del dia i en diferents èpoques de l'any.

Aquest projecte d'arqueologia virtual posa a disposició dels científics una versió virtual de la coves prehistòriques de Lascaux, situades a França, per a estudiar els murals que hi ha, ja que les coves físiques són tancades per a evitar que es deteriorin.

Aquest projecte tracta de donar una visió i una comprensió noves de l'arquitectura medieval aplicada a una de les catedrals més grans del món, que és al nord de París, a Amiens, i que es va construir entre el 1220 i el 1270.

Aquesta aplicació permet als compradors japonesos de dissenyar la cuina nova a mida, i ajustar-se, així, a les seves necessitats d'alçària, d'espai, de distribució, etc. A més, però, aquesta aplicació està connectada amb la cadena de fabricació i, d'aquesta manera, es pot aconseguir de fabricar la cuina en un temps rècord, amb un cost relativament baix –tot i ser un disseny únic– i, així, oferir un servei molt ràpid al client.

Com a resultat del trasllat de la cerveseria Sapporo –la més important del Japó– a unes instal·lacions noves, l'empresa va decidir de convertir l'edifici antic –juntament amb tot el sistema antic de fabricació– en un museu. D'aquesta manera havia de servir de reclam publicitari perquè s'incloïa en les guies turístiques. La direcció de l'empresa va decidir d'incloure en el museu nou alguna atracció que realment cridés l'atenció dels visitants potencials. Així, es van posar en contacte amb Telepresence Research, una empresa de desenvolupament d'aplicacions de realitat virtual dirigida per Scott Fisher, uns dels pioners d'aquesta tecnologia que va començar la seva feina a la NASA.

Telepresence Research va dissenyar una aplicació que permet a l'usuari de passar per totes les fases de producció de la cervesa: barreja, fermentació, filtració i embotellament, com si fos miniaturitzat.

Hi ha aplicacions desenvolupades en VRML (virtual reality modeling language), distribuïdes per Internet en el terreny del comerç electrònic: centres comercials virtuals, catàlegs de productes, etc.

Més que no pas una aplicació de realitat virtual, aquesta curiositat és una escenificació. La parella formada per Monika Liston (de 25 anys) i Hugh Jo (de 33 anys) va decidir casar-se fent servir, ells i el capellà, cascos de realitat virtual. Mentre va durar la cerimònia, tots tres veien una sèrie d'entorns virtuals que s'havien dissenyat per a l'ocasió. El casament es va fer en un teatre, de manera que els tres protagonistes eren a sobre de l'escenari. Els convidats, asseguts al pati de butaques, veien darrere dels nuvis les imatges dels entorns virtuals projectades sobre una pantalla gegant.

Aquestes ciutats i comunitats són, en realitat, la versió 3D dels tradicionals xats. On habitualment s'utilitza text, aquí es navega per entorns 3D i es pot veure l'altra gent que hi ha connectada, mitjançant les representacions que han seleccionat de si mateixos. D'aquestes representacions, se'n diuen avatars i no solen ser representacions fotorealistes dels usuaris, sinó que els usuaris utilitzen diferents dissenys a manera de disfressa per a generar un personatge nou propi amb el qual puguin interactuar amb els altres. Entre els més importants es poden esmentar els següents:

Encara que s'acostuma a fer molt sensacionalisme amb aquest tema, de fet, sí que hi va haver una empresa que va fer experiències de sexe virtual. L'alemanya Cyber SM va dissenyar una sèrie d'interfícies físiques de tipus tàctil que permetien a dos usuaris connectats per xarxa de mantenir una relació sexual virtual. Malgrat el que es pot pensar, aquestes experiències eren únicament tàctils i sonores, i no hi havia associada cap mena d'imatge. Aquestes aplicacions no van tenir l'èxit que s'esperava i l'empresa va plegar el 1995.

Aquesta peça de l'australià Shaw utilitza una bicicleta estàtica com a element d'interacció mitjançant el qual l'usuari es relaciona amb la peça. L'usuari, convertit en ciclista accidental, es mou dins d'un entorn virtual amb estructura d'entorn urbà format de "carrers" flanquejats de textos que ocupen el lloc dels "edificis", de manera que dóna una visió poètica i narrativa a l'experiència, encara que no té ni començament ni final, i malgrat que no troba un sentit estricte al conjunt de textos recorreguts.

L'acció de pedalar fa que tot el cos de l'usuari i l'esforç físic que fa alterin la percepció que té de l'entorn aquest usuari. El manillar permet de guiar la seva percepció respecte al punt de vista en què es troba a cada moment. En aquest cas, malgrat que es pot pensar que la interfície física s'agafa i s'utilitza de manera literal en l'experiència, s'ha de tenir en compte que en cap cas no es pretén de fer una simulació d'un ciclista en un entorn virtual. El que es vol és aprofitar una sèrie de capacitats motrius de l'usuari que li permeten de tenir una experiència de recorregut dins de la peça.

En aquesta peça es captura la imatge de l'usuari i es projecta en un monitor situat horitzontalment. Mitjançant un sistema de pantalla tàctil, permet a l'usuari de deformar la seva pròpia imatge en temps real com si fos un element líquid. En aquest cas, la interfície física (la pantalla tàctil) s'utilitza per a aprofitar un recurs molt utilitzat per l'ésser humà quan s'atura a mirar una cosa: tocar. En la nostra cultura, però, aquest acte es reprimeix molt, sobretot en entorns museístics.

Perry Hoberman decideix d'utilitzar un llapis òptic com a interfície física per a la peça Barcode Hotel. L'usuari té a mà una sèrie de codis de barres (sobre unes taules, sobre les parets, etc.) que, quan els llegeix amb el llapis òptic, alteren les propietats de l'experiència de realitat virtual que hi ha projectada en una pantalla davant seu. La projecció és estereoscòpica i, per tant, l'usuari ha de portar unes ulleres polaritzades per a veure-ho correctament.

L'entorn és un volum cúbic molt simple, dins del qual es troben una sèrie d'objectes (un barret, un clip, una bola de bitlles, etc., que són tots elements molt quotidians i intranscendents). Cada usuari controla un dels objectes llegint els codis de barres. Hi ha codis que fan canviar la direcció de moviment, n'hi ha que alteren la mida i la forma de l'objecte, n'hi ha que l'acceleren i n'hi ha que hi fan sortir espines que punxen els altres objectes. D'aquesta manera, els usuaris interactuen en aquesta experiència multiusuària.

La interfície del llapis òptic, pròpia de caixers automàtics de supermercats, és una interfície quotidiana però molt especialitzada i lligada a un context. És una interfície que, a priori, sembla molt poc versàtil, però que Hoberman capgira i estira fora dels límits i el context habituals que té i la converteix, així, en una interfície d'exploració, de descobriment i d'interrelació amb uns objectes-personatges.

Aquesta aplicació de realitat virtual és de les poques que utilitzen només estímuls sonors. El Very Nervous System es basa en un sensor per càmera de vídeo (semblant al Video Place de Krueger) que detecta el moviment del cos de l'usuari. Partint de la detecció d'aquest moviment, es mapen les dades en sons que es generen en temps real i que generen una sèrie d'ambients sonors i de frases musicals. Són, doncs, un suport a la "coreografia" que executa l'usuari. D'aquesta manera, els estímuls sonors suggereixen a l'usuari moviments nous, els quals són detectats pel sistema i generen estímuls nous, i tanquen, així, el cercle d'interacció.

Sommerer i Mignonneau defineixen una instal·lació formada d'una gran pantalla de projecció i quatre o cinc pedestals amb plantes vives. L'usuari descobreix que, quan s'hi acosta i toca o acaricia les plantes, es comencen a generar en temps real plantes algorítmiques 3D que envaeixen la pantalla. Aquesta peça detecta la diferència petitíssima de potencial elèctric que es genera en les arrels d'una planta viva, quan sent canvis al seu entorn o la toquen, i la mapa en la velocitat de creixement de les plantes virtuals. Aquest mapatge no s'ha dissenyat amb una intenció de simulació d'un fet físic. Encara que el canvi de potencial en les arrels és efectivament un fet físic, no fa que les plantes vives comencin a créixer. En canvi, el mapatge converteix aquesta tensió elèctrica en una espècie d'energia de creixement per als algoritmes de generació de les plantes virtuals.

Des d'un punt de vista de concepte, aquest mapatge aconsegueix de fer visible una cosa que normalment ens passa ben desapercebuda. A més, aquestes variacions de tensió elèctrica són realment petites, de manera que l'experiència de realitat virtual detecta un esdeveniment que funciona a escala micro i el manifesta a escala macro. Això no és solament un joc divertit entre l'usuari i l'experiència sinó que genera tot un discurs conceptual artístic sobre la relació entre els usuaris, com a interactors de la instal·lació, i les plantes, com a elements d'interacció i subjectes protagonistes de l'experiència. D'aquesta manera, la peça parla de manera forta sobre les qüestions relacionades amb la presència sense aïllar, de cap manera, l'usuari de l'entorn físic.

Com a nota d'interacció, s'ha d'apuntar que una de les plantes, un cactus, té un comportament diferent de les altres. En efecte, quan un usuari toca aquesta planta, totes les plantes virtuals desapareixen, i crea un trencament de la relació dels usuaris amb les plantes i amb l'experiència. Una manera excel·lent de fer taula rasa.

Aquesta experiència de realitat virtual és una de les primeres instal·lacions multiusuàries dutes a terme amb aquesta tecnologia. Una bona part del sentit d'aquesta proposta deriva de l'exploració de les propietats socials d'aquest mitjà.

Es basa en un sistema que genera un entorn format de diversos elements visuals i acústics per on circulen els participants. L'entorn es projecta sobre el terra, en una plataforma circular de sis metres de diàmetre. Tota la sala és a les fosques i l'única font de llum és la projecció de l'entorn virtual. Cada participant entra a la "pista" amb un fanalet tecnificat amb el qual revela l'entorn del seu pas mitjançant un sensor de posició que té a dins. Uns "bassals" de llum projectats al terra (lightpools) i associats a cada fanalet permeten a l'usuari de provocar canvis en els objectes que hi ha a l'entorn.

Cada usuari té unes capacitats d'interacció particulars, limitades i úniques, sobre l'entorn, de manera que els és necessari col·laborar entre ells per a extreure totes les funcionalitats de l'experiència amb les seves relacions.

L'entorn queda a les fosques, excepte uns protoobjectes petits que neixen, titil·len una estona i es moren si no són activats. Els usuaris poden intensificar la llum del fanalet sobre un protoobjecte del mateix color que el lightpool per a fer-lo créixer i convertir-lo en un objecte madur i més complex que passa a ser la seva parella de ball i que el segueix a tot arreu. Si l'usuari no hi para de donar energia, l'objecte explota i escampa protoobjectes per tota la pista.

Les parelles de ball tenen formes diverses: d'abstractes a biomorfes. Totes estan formades de tres subobjectes que es mouen a velocitats diferents i que provoquen la descomposició quan es desplacen i la recomposició quan es tornen a quedar quiets. Això els dóna un moviment d'aparença fluida.

Quan l'usuari fa un moviment brusc, dóna el senyal a la parella perquè comenci a aprendre la seqüència de moviments que s'ha de fer a continuació i fins que l'usuari es torna a quedar quiet. En aquell moment, la parella ha de començar a repetir la seqüència de moviments apresa, en forma de bucle, fins que se li n'ensenyi una de nova.

Quan hi ha dos, tres o quatre usuaris que tenen una parella i li han ensenyat una seqüència de ball, poden ajuntar els fanalets en qualsevol punt, i provoquen, així, una xaranga visual i sonora que anuncia un ball entre els lightpools i les parelles de cada usuari. Durant aquesta coreografia, les parelles i els lightpools no responen al control dels usuaris i ballen alliberats. Quan s'acaba aquest ball, lightpools i parelles surten per la porta de la pista i, acabada la música, els lightpools tornen a cada usuari per començar un altre cop tot el procés.

Aquest projecte proposa una sèrie de relacions possibles que es poden recombinar en un espai públic que té reminiscències de pista de patinatge o de saló de ball. Així, doncs, la llum dels fanalets és, alhora, objecte i subjecte d'aquesta experiència de realitat virtual.