Introducción a la RV

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1.Virtualidad

La imagen de una persona conectada a un ordenador mediante un casco extraño y un guante cubierto de cables es la visión popular de la realidad virtual: una forma de comunicación erróneamente asociada a una tecnología determinada.
Sistema de realidad virtual basado en casco y guantes de datos
Sistema de realidad virtual basado en casco y guantes de datos
Un medio mitificado en gran medida a causa de la desinformación promovida en ciertas fantasías cinematográficas provenientes de Hollywood.
Escena de "El Cortador de césped" ("The Lawnmower Man'")
Escena de "El Cortador de césped" ("The Lawnmower Man'")
Ciertamente, la realidad virtual ha llegado al público como producto antes que como proyecto comunicacional, y esto conlleva una gran confusión.
Gafas Glastron de SONY
Gafas Glastron de SONY
La confusión a la que nos referimos se extiende hasta el plano de la terminología, donde se abusa del binomio realidad virtual para referirse a animaciones por ordenador, imágenes fijas vectoriales e incluso llega a confundirse con el término virtualidad, perdiendo así su especificidad. Atender a estas confusiones va más allá del plano anecdótico y puede ser un buen principio para clarificar algunas de las propiedades específicas de la realidad virtual.

1.1.Propiedades de la realidad virtual

Los seres humanos nos caracterizamos por el hecho de estar constantemente tomando decisiones. Estas decisiones se dan en un espacio y un tiempo. Con el mismo criterio con el que tomamos decisiones sobre si desplazarnos a pie o bien en coche (valorando la comodidad, la velocidad, el propósito, el tiempo y la distancia de nuestro desplazamiento), optamos en cada caso por uno u otro tipo de comunicación con las entidades y con las personas, es decir, en un banco nos fijamos en las colas o en el horario para decidir entre una ventanilla o un cajero automático; en un parque de atracciones nos fijamos en cuán cansados estamos o en la climatología para decidir entre una montaña rusa o por un juego de simulación de vuelo en parapente al lado mismo de la cafetería; en un restaurante miramos nuestra cartera y decidimos si pagar en efectivo o bien con tarjeta de crédito; en una biblioteca la prisa nos obliga a hacer la consulta desde un terminal o bien nos permitimos el lujo de perdernos entre pasillos llenos de libros. Hoy día no nos inquieta establecer relaciones interpersonales por teléfono, en las que no compartimos un espacio físico con nuestros interlocutores. Dejamos que nuestra voz sea nuestra presencia en algún lugar, mientras nuestro cuerpo se encuentra en otro distinto. El correo electrónico facilita que, además, esta comunicación se dé de manera asíncrona, es decir, sin necesidad de que la emisión y la recepción coincidan en un mismo momento. Si analizamos cualquiera de estos ejemplos, nos daremos cuenta de hasta qué punto vivimos en un mundo en el que lo físico se complementa, se superpone e incluso llega a confundirse con lo virtual.
Como ya hemos visto en el párrafo anterior, en la actualidad, las tecnologías digitales de la información y de la comunicación forman parte de nuestras vidas cotidianas hasta el punto de que llegan a pasarnos inadvertidas. Los programadores y diseñadores de estas tecnologías llaman a este hecho transparencia y suele ser uno de los sus principales objetivos. Cuando nos damos cuenta de que alguna actividad de nuestra vida ha cambiado de entorno, desplazándose del mundo físico al de la tecnología digital, a menudo recurrimos al vocablo virtualidad. No por ello cabe pensar que todas esas actividades han pasado a la realidad virtual. Así pues, realidad virtual es solamente un pequeño subconjunto de todas estas tecnologías digitales de la información y de la comunicación, y debemos aprender a diferenciarla del resto.
Cartel de la película Johnny Mnemonic,de Richard Longo
Cartel de la película Johnny Mnemonic,de Richard Longo
A continuación y para concluir con este apartado introductorio, proponemos la tabla siguiente, en la que se sitúa a la realidad virtual en la complejidad de la comunicación audiovisual.
RV en el ámbito de la comunicación audiovisual
Comunicación audiovisual
Todos los medios audiovisuales: incluye radio, cine, televisión, multimedia, WWW, realidad virtual, etc.
Comunicación audiovisual digital
Todos los medios audiovisuales en los que intervienen ordenadores. Son, por ejemplo,las películas grabadas en DVD para consumo doméstico, las carátulas de muchos programas televisivos, gran parte de los efectos especiales del cine, etc.
Comunicación audiovisual digital interactiva
Solamente aquellos medios audiovisualesen los cuales intervienen ordenadores y que prevén la influencia recíproca entre el sistemay sus usuarios. Son por ejemplo los productos editoriales multimedia, los sistemas de comercio electrónico, los cajeros automáticos, etc.
Comunicación audiovisual digital interactiva generada en tiempo real
Son sólo los sistemas de realidad virtual. Incluye los sistemas de realidad virtual de sobremesa, como el VRML, y esas instalaciones audiovisuales interactivas en las que los estímulos se generan instantáneamente y de acuerdo con la información que el sistema extrae de los participantes por medio de sensores y otros dispositivos.

2.Del pasado al presente de la realidad virtual

Quienes trazan una línea desde la realidad virtual actual hacia el pasado casi siempre lo hacen desde una óptica exclusivamente tecnológica. Resulta evidente que la tecnología es una referencia importante en la historia y evolución de cualquier rama de la ciencia. La tecnología es, al fin y al cabo, la que posibilita la realización de las experiencias y acaba por dar una forma u otra a los resultados finales.
No obstante, en esta asignatura se empezará por describir los antecedentes conceptuales de la realidad virtual. Sin menospreciar la tecnología de cada momento, aquello que genera el impulso por desarrollar una cierta tecnología son las ideas que hay detrás. Éstas son las que forjaron no sólo la tecnología de la realidad virtual, sino también las diversas facetas, aplicaciones, propiedades audiovisuales, etc., de la misma. Este apartado y el siguiente se centrarán pues, en estos conceptos que han guiado la realidad virtual desde sus antecedentes, pasando por sus inicios, hasta el presente.
Como se verá a lo largo de esta asignatura, una de las ideas básicas que laten detrás de la realidad virtual es la de conseguir llevar la interacción persona-ordenador al límite, de forma que esta interacción resulte lo más cercana a la comunicación humana. Por esta razón, se han invertido muchos esfuerzos en estudiar los sistemas sensoriales humanos y las formas en que se pueden generar estímulos para incidir sobre éstos.
Desde este punto de vista, la primera referencia a un antecedente de la realidad virtual muestra un claro intento de integrar diversos estímulos en un único sistema. Este precedente fue el "Sensorama", patentado por Morton Heilig, un joven y audaz cineasta, en 1956 en EE.UU.
El Sensorama era una especie de cabina unipersonal, donde el espectador debía sentarse y dirigir su mirada hacia un visor especial parecido al periscopio de un submarino. Allí se proyectaban películas estereoscópicas (es decir, con un punto de vista distinto para cada ojo, creando el efecto de tres dimensiones) en color, de aproximadamente dos minutos de duración. Estas imágenes iban acompañadas de una banda sonora, de efectos de viento, olores y movimiento o vibración del asiento del usuario. Este sistema no era controlado por un ordenador y mucho menos interactivo, aunque ya intentaba crear una primera experiencia a través de los estímulos humanos y desarrollar un inicio de interfaz persona-máquina (aunque no persona-ordenador).
Sensorama de Morton Heilig
Sensorama de Morton Heilig
Una de las películas más referenciadas es la de un recorrido en motocicleta por Nueva York. Durante la experiencia, el usuario experimentaba una vibración en su asiento parecida a la que se experimenta en una moto. El usuario veía en tres dimensiones el recorrido por las calles de Manhattan, oyendo las bocinas de los coches, sintiendo el viento en la cara y oliendo alguno de los posibles olores de la ciudad; por ejemplo, el de una floristería.
Como se ha dicho, este sistema no puede considerarse realidad virtual por el hecho de que no funcionaba con ordenador, sino que era totalmente mecánico, basándose en pistas de códigos que se grababan sobre la película junto a la pista de sonido, no era interactivo y todo estaba prefijado de antemano. No obstante, su objetivo multisensorial es remarcable.
Yendo aún más atrás en el tiempo, hay quien considera "El Palacio de los Destinos" de Leibniz, hacia el año 1710 (Steinhart, 1997), el primer texto que hace referencia a una posible realidad virtual como ejemplo de una estructura capaz de estimular todos los sentidos y generar en tiempo real experiencias de entornos inexistentes físicamente.

2.1.El padre de la realidad virtual

El trabajo posdoctoral de Ivan Sutherland, del año 1965, estableció las bases de un sistema multisensorial basado en ordenador, al que llamó "The Ultimate Display" (que puede traducirse por "La interfaz persona ordenador óptima"). Sutherland era, ya entonces, el padre del primer sistema de interfaz gráfica por lápiz óptico (el "Sketchpad") y su trabajo teórico tenía constantemente el objetivo de facilitar al máximo la interacción entre las personas y los ordenadores. Así que no es de extrañar que, como fruto de sus investigaciones y especulaciones, llegase a la definición de un sistema que incluso permitiría a las personas interactuar con los ordenadores mediante los sentidos del gusto y el olfato: "Si la tarea del dispositivo es servir de espejo hacia el país de las maravillas matemáticas construido en la memoria del ordenador, debería servir a tantos sentidos como sea posible. Hasta donde yo sé, nadie propone seriamente dispositivos de olfato o gusto." ("If the task of the display is to serve as a looking-glass into the mathematical wonderland constructed in computer memory, it should serve as many senses as possible. So far as I know, no one seriously proposes computer displays of smell, or taste") (Sutherland, 1965).
2.1.1.The Ultimate Display
A menudo se hace referencia al Ultimate Display y a su autor, con el objetivo de atribuirle el deseo de llegar a una noción de realidad virtual como herramienta de simulación realista con la cual un día se podría sustituir la realidad que nos rodea, pero esto no es exacto. En primer lugar, el término realidad virtual aún no se había acuñado. Por otra parte, la tecnología aún no permitía llevar a la práctica ninguna de las especulaciones de Sutherland.
Sutherland, al disertar sobre su Ultimate Display, quería conseguir un sistema para ganar familiaridad con conceptos no realizables en nuestro mundo físico, para entender mejor estos conceptos y para hacerlo de forma que facilitase el acceso de los usuarios a una herramienta tan alejada del funcionamiento humano y que requería de unos conocimientos tan específicos. Una forma de acercarnos al país de las maravillas matemáticas.
2.1.2.La espada de Damocles
Tres años después de la descripción del Ultimate Display, concretamente en 1968, Sutherland diseñó, partiendo de lo establecido en su planteamiento teórico, lo que se puede considerar el primer casco de RV con el primer sistema de detección de la orientación del punto de vista del usuario. A este sistema le llamó la Espada de Damocles por su extraña construcción y por la forma en que cuelga por encima de la cabeza del usuario.
El funcionamiento del sistema era el siguiente. Un brazo mecánico articulado, fijado al techo, sostenía un sistema de visualización compuesto por dos pequeñas pantallas (CRT) con un soporte para ser ajustado a la cabeza de un usuario. Las articulaciones del brazo estaban dotadas de potenciómetros que medían los cambios de orientación de la cabeza del usuario. Un ordenador generaba pares estereoscópicos de imágenes de objetos en tres dimensiones representados en formato de alambre (wireframe) mediante una proyección en perspectiva, las cuales eran enviadas a las pantallas del sistema de visualización permitiendo al usuario ver los objetos. Los movimientos del usuario, detectados por los sensores de las articulaciones del brazo, eran enviados al ordenador con el objetivo de modificar la orientación del punto de vista dentro del entorno geométrico definido por los objetos.
Pese a esta puesta en práctica de parte de su teoría, la tecnología del momento era aún demasiado primitiva y los ordenadores demasiado lentos para iniciar trabajos fructíferos y concretos en esta dirección. Esta anticipación de Sutherland a sus tiempos hizo que esta tecnología quedase aparcada hasta años más tarde.
2.1.3.Realidad artificial y el Videoplace de Krueger
No fue hasta el año1975 cuando alguien hizo una aportación en esta dirección. Fue Myron Krueger quien, aprovechando la importante reducción de tamaño de los ordenadores (aparecen los primeros PC), el incremento en capacidad de cálculo y la importante reducción de coste, comienza a hablar de realidad artificial con su sistema de interacción llamado Videoplace (Krueger, 1985).
Curiosamente, su sistema no utilizaba ningún componente del sistema de Sutherland, sino que se basaba en una tecnología totalmente diferente. Básicamente, su sistema aprovechaba la captación de la silueta del usuario mediante una cámara de vídeo, para poder hacer un seguimiento de sus extremidades y cabeza como elementos de interacción.
Lo que puede resultar más sorprendente es que todo este sistema estaba basado en gráficos de ordenador en dos dimensiones. Esto rompe con todos los tópicos de la realidad virtual como tecnología orientada a la representación de entornos generados por ordenador en tres dimensiones y con proyección perspectiva. No obstante, los científicos relacionados con la realidad virtual están de acuerdo en calificar Video Place de Krueger como un sistema de realidad virtual.
Este sistema de Krueger, que continuó desarrollando durante años, ha tenido muchas aplicaciones especialmente en los campos del entretenimiento y el arte, concretamente a partir de la continuación realizada por el canadiense David Rockeby o los también canadienses Vivid Group.
2.1.4.La tecnología evoluciona
A partir de este punto, se pierde en gran medida el deseo de definir unos fundamentos que guíen la evolución de la realidad virtual desde un punto de vista de concepto y se empieza a trabajar en el desarrollo de la tecnología al servicio de, por un lado, la generación de estímulos y, por el otro, de sistemas para detectar las acciones del usuario.
De esta forma, el resto de los setenta sirvió para desarrollar hardware específico como el guante de datos Data Glove (1977), diseñado por Sandin, Sayre y DeFanti en la Universidad de Illinois en Chicago. También se desarrollan los primeros sensores de posición como los Polhemus (1979), basados en tecnología de campo magnético. Pero los ordenadores aún eran demasiado voluminosos, caros y poco capaces gráficamente para que la tecnología explotase.
2.1.5.El casco y el guante
Aunque en 1981 aparecen los primeros simuladores de vuelo controlados por ordenador, los periféricos estrella de la realidad virtual en los ochenta son el casco y el guante.
En el año 1985, NASA Ames configura el primer sistema que se considera completo de interacción con múltiples estímulos. De entre sus características, disponía de un casco tipo Leep, un sistema de sonido espacializado tipo Convolvotron de Crystal River Engineering, sensores magnéticos de posición y orientación tipo Polhemus y guantes VPL DataGlove.
Fue también en 1985 cuando Jaron Lanier funda la primera empresa dedicada a fabricar periféricos de realidad virtual (VPL Inc.) y no fue hasta 1989 cuando acuña el binomio realidad virtual con un gran éxito de atención por parte de la prensa y los medios de comunicación que, para bien o para mal, hacen que se consolide como el término definitorio de esta tecnología.
El interés creado por los medios de comunicación, sumados al gran impacto que ofrecía la imagen de un usuario portando estos extraños periféricos, engendraron el tópico que asocia la realidad virtual con un casco y un guante. Es cierto que ambas tecnologías, tanto como sistema de visualización como sistema de interacción, han aportado un enorme potencial a los investigadores en muchos ámbitos. No obstante, asociar la realidad virtual a una tecnología concreta es un error y así lo ha demostrado la historia.
2.1.6.La diversificación de la tecnología
Los noventa han significado la consolidación de esta tecnología. Por un lado, los periféricos se han ido diversificando hacia todo tipo de estímulos y ampliando prestaciones. Por otro, los sistemas gráficos 3D, que han seguido un incremento de potencia tres veces superior al de las CPU, han hecho que la parte visual de estas simulaciones y aplicaciones de realidad virtual haya permitido trabajos mucho más ambiciosos. Ambos han propiciado la aparición de infinidad de aplicaciones de la realidad virtual.
Durante los noventa aparece software específico de desarrollo de aplicaciones de realidad virtual (como el WorldToolKit de Sense8). Aparecen los primeros videojuegos de salón recreativo con periféricos e interfaces de realidad virtual (como el Dactyl Nightmare de Virtuality) y abren las puertas de la realidad virtual al gran público.
Carolina Cruz-Neira, junto con sus directores de tesis doctoral Sandin y DeFanti, presentan el CAVE (Cave Automatic Virtual Environment) en la Universidad de Illinois en Chicago en 1992; un sistema de inmersión multiusuario para experiencias de realidad virtual, que vendría a cambiar totalmente la concepción de la realidad virtual y el tópico del casco.
El primer juego de realidad virtual para PC, el DOOM, aparece en 1993, generando tanta atención en el público que desata toda una nueva generación de juegos y de tecnologías sobre los ordenadores personales y posteriormente sobre las consolas de videojuegos.
Finalmente, 1995 ve cómo la realidad virtual se abre a Internet con la aparición del VRML1.0 (Virtual Reality Modeling Language), desarrollado por un ingeniero en telecomunicaciones, Mark Pesce y un informático de la compañía SiliconGraphics, Toni Parisi. Este lenguaje permite incorporar modelos 3D al WWW, para que una persona en el otro lado del mundo pueda verlos y analizarlos por todas sus partes. En 1996 el VRML2.0 incorpora interacción manipulativa y contributiva, y comportamientos a los modelos, convirtiéndolo en una potente herramienta de difusión de realidad virtual por Internet.
De esta forma se ha descrito el camino que ha llevado la realidad virtual a ser lo que es a inicios del siglo XXI, para entender de dónde viene y qué se está gestando.

Actividades

Se propone comparar las fechas clave de la evolución de la realidad virtual (desde los antecedentes hasta el presente) con la siguiente lista de hitos de la informática para tener una idea más clara de por qué la evolución de la realidad virtual siguió este curso:
1937
Turing formaliza su teoría matemática sobre la calculabilidad y define su máquina (conocida como Máquina de Turing), que es el precursor teórico de los ordenadores.
1946
Aparece el primer ordenador: el ENIAC.
1950
Aparece el primer monitor conectado a un ordenador (hasta entonces la interacción se hacía por impresora y tarjetas perforadas).
1952
Aparece el primer ordenador IBM, el modelo 701.
1955
Aparece el transistor que permitiría una importantísima reducción del tamaño de los ordenadores y un gran incremento de potencia de cálculo.
1956
Se acuña el término inteligencia artificial.
1958
Aparece el circuito integrado, un paso más en la miniaturización de los ordenadores.
1963
Ivan Sutherland construye su Sketchpad, el primer sistema de interfaz gráfica en un ordenador.
1969
Se crea ARPANET, la red precursora de Internet.
1970
Aparece el primer disquete blando o Floppy disk.
1975
Aparece el primer ordenador personal (PC o personal computer) con 256 bytes (no Kb ni mucho menos Mb) de RAM.
1977
Nace Apple Computer.
1979
Nace el videojuego PAC-MAN (o Come Cocos) en formato máquina de salón recreativo.
1981
Xerox inventa el "ratón" (mouse) y la autoedición en un sistema de ventanas. Aparece el primer PC de IBM.
1990
Se define el http como protocolo de comunicación sobre la red Internet, que junto con el lenguaje HTML hacen nacer el WWW (World Wide Web).

Bibliografía

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