Taller - Realidad Virtual - Destacada

Realidad Virtual – Formar parte del juego

Dedicamos nuestro Taller, guiados por uno de los expertos de U-tad, a explorar los avances de la Realidad Virtual en los videojuegos y sus posibilidades.

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Después de su estallido de popularidad en los 90, la Realidad Virtual ha permanecido en estado latente durante años, pero la tecnología ha evolucionado y ya está lista para introducirnos en mundos digitales difíciles de diferenciar de la realidad.

Taller - Realidad Virtual - EVE Valkyrie

EVE Valkyrie, es uno de los juegos en desarrollo que preparan soporte para dispositivos de Realidad Virtual.

La Realidad Virtual es un amplio concepto que engloba muchas tecnologías, pero, esencialmente, consiste en la integración de software, dispositivos de visión, audio y posicionamiento, y un interfaz capaz de introducirnos en un mundo virtual interactivo. En los últimos años, los videojuegos y la investigación universitaria han dado lugar a avances casi inimaginables en el mundo de la Realidad Virtual. Ver, oír, tocar, escuchar o gustar eran experiencias únicamente disponibles en la realidad física, pero excluidas en los videojuegos, películas o aplicaciones interactivas. Hoy, la tecnología y la investigación universitaria han sentado las bases físicas, matemáticas y teóricas, al tiempo que han desarrollado dispositivos capaces de reproducir para nuestros sentidos mundos virtuales creados digitalmente.

 

Estereoscopía al alcance de todos

El ser humano posee visión binocular. Cada uno de nuestros ojos es capaz de enviar al cerebro dos imágenes diferentes gracias a la distancia entre nuestros ojos. Cuanta más distancia haya entre los dos ojos, mayor será la diferencia entre las imágenes que luego el cerebro se encarga de fusionar para generar una imagen 3D estereoscópica con la que podemos calcular distancias y volúmenes. La visión estereoscópica no es común a todos los animales, algunos con dos ojos no poseen esta capacidad del cerebro, pero sí los humanos, y para reproducir esta percepción hacen falta sistemas estereoscópicos que envíen información diferente a cada uno de nuestros ojos.

Taller - Realidad Virtual - Sistema Cave

Las denominadas caves (cuevas) son una vertiente Realidad Virtual que proyectan un entorno 3D a nuestro alrededor. ¿Imaginas jugar así?

Cuando vemos una película renderizada en una pantalla 2D (con coordenadas x e y), ambos ojos perciben la misma imagen, por lo que la visión que generamos no es estereoscópica, es decir, no tenemos sensación de profundidad en el eje adicional “z”. La carencia de visión estereoscópica en películas o videojuegos limita considerablemente la sensación de inmersión y, por tanto, también las ganas de seguir viviendo la experiencia tridimensional. Existen estudios que determinan que cuanto mayor es la sensación de realismo, mayores son también las ganas de seguir jugando que experimenta el jugador.

Sin embargo, esta carencia es relativamente fácil de suplir. Hoy en día podemos encontrar gafas preparadas para percibir por cada ojo una imagen distinta a un precio económico. Estas gafas pueden ser pasivas o activas. Las gafas pasivas modernas cuentan con cristales polarizados que filtran la luz –y, por tanto la imagen– discriminando las imágenes que han de llegar a cada ojo y desviando todas las demás, pero necesitan pantallas especiales o una proyección doble. Es el sistema que se suele emplear en el cine 3D. También están las gafas pasivas anaglíficas, menos sofisticadas, que filtran la imagen mediante lentes coloreadas. Las gafas activas, por su parte, emplean electrónica para oscureder alternativamente cada lente a gran frecuencia y diferenciar así la imagen que percibe cada ojo. Requieren alimentación (o una batería integrada) y un sensor infrarrojo para sincronizar las lentes, pero los requisitos de la pantalla son menores (un monitor a 120 Hz de frecuencia para garantizar un refresco mínimo de 60 Hz para cada ojo) así que en el entorno doméstico se conocen sistemas de gafas activas económicas como las 3D Vision de NVIDIA.

Taller - Realidad Virtual - Visor estereoscópico

En esta pantalla de Half-Life 2 reproducida con Oculus Rift, se procesan dos imágenes ligeramente diferentes para cada display, tal como lo perciben nuestros ojos.

Un sistema 3D estereoscópico proyecta dos imágenes superpuestas en la pantalla. Por eso, cuando vamos a ver una película en 3D al cine y nos quitamos las gafas especiales la imagen se ve doble. Casi siempre, las gafas estereoscópicas se encargan de la división de la imagen para cada ojo. En otros casos se utilizan pantallas autoestereoscópicas, capaces de enviar a cada ojo una imagen diferente gracias a una ondulación en la superficie. Éste es el caso de la Nintendo 3DS que, sin necesidad de gafas, permite la visión estéreo al situar la videoconsola en un punto determinado delante del jugador.

Taller - Realidad Virtual -Oculus Rift

Un visor de Realidad Virtual estereoscópico como el de Oculus, reproduce una imagen para cada ojo permitiendo generar así la sensación de distancia y profundidad.

Además de la visión estereoscópica, hay otros factores cruciales para lograr un alto grado de inmersión, como el campo de visión que ha de ser completo o muy amplio, al menos. De otro modo, la inmersión se rompería, mezclando dos percepciones –la real y la virtual– no coherentes entre sí y provocando confusión al usuario. Estas características las cubre muy bien el visor Oculus Rift, un dispositivo definido como un head mounted display, permite visión estereoscópica, un campo de visión de 110º muy cercano al humano (de unos 165º hasta el “rabillo” de cada ojo) y aislamiento total, de manera que el usuario puede olvidarse de la realidad física. El Oculus Rift está orientado a los videojuegos de PC con una lista creciente de títulos compatibles y, aunque sigue en fase de desarrollo, permitirá acercar una experiencia de 3D estereoscópico al ámbito doméstico por un precio económico.

 

La evolución tecnológica ha permitido acercarnos la realidad virtual a casa

 

Pero hay algo más en el Oculus Rift, una característica esencial que lo distingue de las gafas estereoscópicas, como verdadero dispositivo de Realidad Virtual, y es que ofrece interacción, un sistema I/O (entrada y salida). La nueva versión, provista de un sensor infrarrojo y una combinación de giroscopio, acelerómetros y magnetómetro, es capaz de interpretar en tiempo real la posición, orientación y el movimiento del usuario dentro mundo virtual.

A pesar de todo, un inconveniente de sistemas como Oculus Rift o HTC Vive es que su conexión con el ordenador es vía cable, lo que limita el movimiento del jugador, especialmente en juegos de actividad física en grandes entornos. Por ello, Sony está actualmente trabajando en el Proyecto Morpheus, unas gafas similares a las Oculus Rift, pero con conexión inalámbrica.

Taller - Realidad Virtual - Project Morpheus

El Proyecto Morpheus de Sony pretende incorporar realidad virtual a PlayStation con la libertad de movimiento que proporciona una batería y una conexión inalámbrica.

 

Interacción háptica

Un nuevo modelo de interacción ha ido surgiendo desde las universidades y entornos médicos en los últimos años, acercándose a la realidad física e incorporando características hápticas, que se refieren al sentido del tacto. La capacidad de mandar y recibir información sobre la fuerza está muy limitada actualmente a las videoconsolas. Desde hace años, el joystick y los mandos de consolas ofrecen retroalimentación táctil en forma de vibraciones. Con Project CARS, por ejemplo, las colisiones del coche son trasmitidas al jugador no solo visualmente, sino mediante vibraciones táctiles.  Sin embargo, la sensación no es del todo realista, ya que el golpe no corresponde con una fuerza real. En PC existen sistemas activos de respuesta de fuerza, pero, aún más reales son los dispositivos hápticos, que permiten calcular la fuerza realista que se recibiría al tocar un objeto o el retroceso de una pistola al disparar. Detectando la posición de la mano del usuario y evaluando las restricciones del entorno virtual, por ejemplo, una colisión con una pared o palpar una pelota, el dispositivo y su software asociado calculan la fuerza que será devuelta al usuario. Al coger la pelota virtual, el usuario será capaz de sentir el peso real de la pelota, podrá apretar la mano y percibir su volumen aunque, en realidad, la pelota sólo existe el mundo virtual. ¡Imagínate la experiencia de marcar un gol en FIFA 2015, los golpes en un juego de boxeo o el retroceso de una ametralladora en Quake!

Taller - Realidad Virtual - Novint

El Falcon de Novint es un intento por acercar la tecnología háptica a los videojuegos. Básicamente es un ratón 3D que ofrece una sensación táctil con respuesta de fuerzas.

Un ejemplo de estos dispositivos son aquellos que se comunican con el entorno virtual mediante un stylus o esfera y que se utilizan como avatar de un videojuego o de una aplicación. En este caso, el avatar permitirá guiar al jugador a través del entorno virtual, y al intentar atravesar las diferentes paredes del videojuego, el dispositivo háptico lo impedirá, devolviendo la fuerza de colisión al jugador.

Taller - Realidad Virtual - Guante de datos háptico

El guante háptico permite una interacción tan natural como el uso de la propia mano, con sensaciones táctiles.

Otros dispositivos más avanzados, tienen forma de mano. Un guante con nervios y tensores metálicos que limita el movimiento de cada dedo y de la mano del usuario, simulando retroalimentación háptica. O sea, una fuerza de respuesta. Actualmente, estos dispositivos se utilizan en aplicaciones médicas que permiten simular y entrenar operaciones sin necesidad de maniquís o cadáveres y favoreciendo la práctica para reducir los riesgos de una operación real. No obstante, lo aparatoso de los guantes hápticos limitan su empleo al ámbito de la investigación médica e industrial.

Taller - Realidad Virtual - Guante

Los guantes de datos son una variante modesta de los guantes hápticos. No poseen tensores que proporcionen respuesta de fuerzas al tocar un objeto virtual, pero renunciando a la sensación táctil sí permiten interpretar gestos para una interacción muy detallada.

 

Además de la recreación audiovisual, un sistema de Realidad Virtual ha de permitir la interacción

 

Taller - Realidad Virtual - Cave - recreaciónTambién se utilizan dispositivos hápticos en simuladores de vuelo. En este caso, el canal del tacto estimulado es el sistema vestibular, es decir, mediante movimientos del propio cuerpo. En los simuladores de vuelo o conducción que existen hoy en día, la retroalimentación que se le devuelve al usuario es a través de movimientos en el asiento generando la sensación de que la posición de todo el cuerpo ha cambiado (aceleraciones, frenos, etc.). Este tipo de interacción se basa en el uso de plataformas Stewart, que son como las que existen en los parques de atracciones.

Tanto los dispositivos hápticos como las plataformas Stewart son una tecnología en evolución, pero con costes aún elevados. Posiblemente, esto se deba a su uso poco extendido en aplicaciones de entretenimiento y a que, quizá, es pronto para que los fabricantes de videoconsolas apuesten por este tipo de interacción.

 

Simulando el sabor y el olfato

Taller - Realidad Virtual - Olores

Algunos experimentos simulan olores con la combinación de esencias y enzimas.

Si bien la vista estereoscópica, el oído e incluso el canal del tacto han sido bastante desarrollados y ya se utilizan en muchas aplicaciones; los sentidos del gusto y el olfato han visto este desarrollo más limitado. Aun así, se han realizado avances curiosos dignos de mención que probablemente llegarán a nuestras casas en las próximas décadas.

Existen dispositivos que son capaces de generar diversos olores y sabores en función de las acciones del usuario gracias a la utilización de sustancias químicas. Cada situación virtual es capaz de ordenar al dispositivo la generación de un olor o un sabor determinado, el cual creará mezclando las diferentes sustancias primarias.

En la actualidad, existen ya televisiones que son capaces de transmitir al espectador diferentes olores en función de la imagen que aparezca en la pantalla, aumentando la sensación de inmersión dentro de la película.

Taller - Realidad Virtual - Sabores

Incluso el sentido del gusto puede reproducirse simuladamente según algunos proyectos de investigación.

Gracias a estos avances, no es descabellado imaginarse el día en que no seamos capaces de diferenciar la vida real de la Realidad virtual. Aún está lejos, pero más cerca cada día. De momento, la industria de los videojuegos ha realizado apuestas muy serias que pronto estarán a nuestro alcance.

HTC Valve Re Vive

Steam prepara el lanzamiento de su HTC Vive para este año, Oculus Rift llegará en 2016 y muchas compañías, incluso gigantes de la industria, han declarado su interés por desarrollar aplicaciones y juegos compatibles con los nuevos dispositivos de Realidad Virtual. Será emocionante permanecer atento al avance de esta tecnología.

 

El Experto

Taller - Realidad Virtual - Laura Raya de U-tadLaura Raya

Co-directora del Máster Universitario en Computación gráfica y simulación de U-tad.

  1. Laura Raya es Ingeniera Informática y titulada como Máster en Informática gráfica, Juegos y Realidad virtual, se encuentra en sus últimos meses de doctorado en informática, especializada en técnicas de Realidad virtual.
  2. Ha investigado en múltiples proyecto de investigación con diferentes empresas de múltiples países.
  3. Actualmente, se encuentra como parte activa del proyecto The Human Brain Project, perteneciente al 7º Marco Europeo y con un presupuesto de 2,1 billones de euros.
  4. Es la responsable de postgrado en el Centro Universitario de Tecnología y Arte Digital, así como la directora del Máster Universitario en Computación Gráfica y Simulación. Autora de más de 40 libros docentes y profesionales con la editorial Ra-Ma, compagina su tiempo dirigiendo los proyectos de GUIAhME (orientado al uso de los dispositivos de Realidad Virtual para personas con discapacidad) y GAMIVERSITY, orientado al estudio y aplicación de mecánicas de gamificación en el ámbito universitario.