jueves, 21 de febrero de 2013

Realidad Aumentada

Autor:
PhD. Guillermo Choque Aspiazu
http://www.eldiario.net/
Publicado en:
Abril 14 de 2008

El ser humano se ha distinguido por la capacidad de elaborar herramientas con el fin de aumentar sus capacidades físicas; desde los primeros cuchillos de piedra hasta los modernos aviones de reacción, se puede decir que ha recorrido un buen trecho en aumentar las capacidades de sus sentidos a través de tejidos sintéticos, televisores, perfumes, lentes y microscopios. Mediante la tecnología se ha logrado avances que, hasta hace poco, parecían de ficción, tal es el caso de lo que hoy en día se conoce como realidad aumentada. La realidad aumentada tiene como finalidad superponer, al entorno real, la información que interesa visualizar, utilizando visores de cómputo que agregan información virtual a la percepción de los usuarios. Así, a diferencia de la popular realidad virtual que pretende reemplazar al mundo real, la realidad aumentada la complementa.


Desde una óptica bastante simple, la realidad aumentada es una nueva rama de interfaces donde los elementos reales conviven con los elementos virtuales. Es una tecnología totalmente innovadora, ligada a la realidad virtual, aunque diferente en varios aspectos, debido a que la realidad virtual es inmersiva, esto significa que el usuario no puede ver el mundo real a su alrededor. En contraste con la realidad virtual, la realidad aumentada completa la visión real del usuario, no la reemplaza por otra. Se define un sistema de realidad aumentada como aquél sistema que cuenta con las siguientes propiedades: (1) Combina objetos reales y virtuales. (2) Es interactivo y en tiempo real. (3) Se alinean los objetos virtuales y reales unos con otros.

En los inicios de la investigación en realidad aumentada, sólo un pequeño grupo de investigadores trabajó en esta área debido a los altos costos implicados hasta que, hace unos 10 años, éstos disminuyeron tanto que fue posible abrir laboratorios de realidad aumentada en diversos centros universitarios de todo el mundo. Los dispositivos utilizados en la realidad aumentada son de dos tipos: transparentes ópticos y transparentes de video. En los primeros, a grandes rasgos, se utiliza un prisma que refleja los gráficos generados por la computadora en la pantalla de cristal líquido, ubicada frente al ojo del usuario, permitiendo que la luz del exterior pase, es decir, haciendo que los sensores detecten la posición y orientación de la cabeza para ubicarse en el lugar correcto. Por su parte, en los sistemas transparentes de video la formación de las imágenes es muy similar, sólo que el mundo exterior es captado por una cámara que muestra, ante el ojo, las imágenes reales y virtuales ya fusionadas.

La realidad aumentada es una técnica mediante la cual los usuarios pueden percibir la realidad superponiendo a los objetos reales modelos virtuales enriquecidos. El observador puede trabajar y examinar objetos en tres dimensiones reales mientras recibe información adicional sobre estos objetos o sobre la tarea que se está realizando. De este modo, la realidad aumentada permite al usuario permanecer en contacto con su entorno de trabajo, mientras su foco de atención no está en la computadora, sino en el mundo real. El papel que juega la computadora, en este entorno, es el de asistir y mejorar las relaciones e interacciones entre las personas y el mundo real.

Se dice que en los sistemas de realidad virtual el usuario está completamente inmerso en un mundo artificial y no hay manera de interactuar con objetos del mundo real. En contraposición, en la realidad aumentada los usuarios pueden interactuar mezclando el mundo real y virtual de una forma natural. Así, la diferencia entre realidad virtual y la realidad aumentada se encuentra en el tratamiento que hacen del mundo real. La realidad virtual sumerge al usuario dentro de un mundo virtual que reemplaza completamente al mundo real exterior, mientras que la realidad aumentada deja ver al usuario el mundo real a su alrededor y aumenta la visión que éste tiene de su entorno mediante la superposición o composición de los objetos en tres dimensiones virtuales. Idealmente, esto daría al usuario la ilusión de coexistencia entre los objetos de los mundos real y virtual.

Como se ha mencionado, la realidad aumentada se basa en la existencia de una serie de dispositivos que son capaces de añadir información virtual a la información física existente. Es un enfoque distinto al de la realidad virtual, ya que no se sustituye la realidad física, si no que se complementa la misma con otros datos o elementos. Esto permite crear interfaces de usuario bastante ricas e intuitivas que, probablemente, en un futuro no muy lejano se extiendan y generalicen como interfaces ideales de muchos sistemas inteligentes. La realidad aumentada es una tecnología que siempre suelen ubicarse en el futuro, en gran medida debido a su aparición en multitud de películas y series de ciencia ficción, dónde los personajes utilizan algún tipo de gafas que añade información sobre lo que se observa. A estas alturas se puede definir a la realidad aumentada como un entorno que incluye elementos de realidad virtual y elementos del mundo real. Complementando esta definición inicial, un sistema de realidad aumentada es aquel que: (1) Combina mundo real y mundo virtual. (2) Es interactivo en tiempo real. (3) Se registra en tres dimensiones. Se podría añadir que los sistemas de realidad aumentada llevan la computadora al entorno de trabajo real del usuario, mientras que los sistemas de realidad virtual intentan llevar el mundo real al interior de la computadora.

Como objetivo operativo, la realidad aumentada debe generar modelos informáticos de lugares y sonidos relacionados con la realidad física, así como determinar la situación exacta de cada usuario, y ser capaz de mostrar al usuario una representación real del entorno que se ha añadido virtualmente. Es muy importante determinar la orientación y posición exacta del usuario, sobre todo en las aplicaciones que así lo requieran: uno de los retos más importante que se tiene a momento, en el desarrollo de proyectos de realidad aumentada, es que los elementos visuales estén coordinados a la perfección con los objetos reales, puesto que un pequeño error de orientación puede provocar un desalineamiento perceptible entre los objetos virtuales y físicos. En zonas muy amplias los sensores de orientación usan magnetómetros, inclinómetros, sensores inerciales y otros, que pueden verse afectados gravemente por campos magnéticos, y por lo tanto se ha de intentar reducir al máximo este efecto.

En términos de implementación, la realidad aumentada consiste en añadir gráficos virtuales, en tiempo real, al campo de visión de una persona. Esta tecnología constituye un nuevo paradigma en la forma como los sistemas multimedia pueden ayudar a las personas en la realización de sus actividades debido a que permite utilizarla en el mundo real como una interfaz alterna a la pantalla de computadora. A diferencia de la realidad virtual, que sumerge al usuario en un ambiente completamente artificial, la realidad aumentada permite al usuario mantener contacto con el mundo real mientras interactúa con objetos virtuales. A pesar de existir el entorno de la realidad aumentada hace una década aproximadamente, apenas en los últimos años es que su progreso se ha hecho más evidente. Ese progreso resulta de iniciativas como la creación de una conferencia especializada denominada: “Simposio Internacional sobre Realidad Aumentada y Mixta”

El desafío más grande que se encuentra en el desarrollo de aplicaciones de realidad aumentada está en la necesidad de saber dónde se sitúa el usuario con referencia a su alrededor. Existe también el problema de seguir el movimiento de la cabeza y ojos del usuario. La aplicación necesita tener un sistema de seguimiento para reconocer estos movimientos y proyectar los gráficos relacionados con el ambiente que el usuario está viendo. Los objetos virtuales generados por computadora deben posicionarse de manera precisa con referencia al mundo real, para evitar que el usuario tenga problemas en visualizar la fusión entre las imágenes reales y virtuales.

La realidad aumentada ofrece infinidad de nuevas posibilidades de interacción, que hacen que se encuentre presente en muchos y varios ámbitos, como son la arquitectura, el entretenimiento, la educación, el arte, la medicina o las comunidades virtuales. Actualmente la mayoría de aplicaciones de realidad aumentada para proyectos educativos se usan en museos, exhibiciones, parques con atracciones temáticas y otros, puesto que su costo todavía no es suficientemente bajo para que puedan ser empleadas en el ámbito doméstico. Estos lugares aprovechan las conexiones remotas para mostrar información sobre objetos o lugares, así como imágenes virtuales como por ejemplo ruinas reconstruidas o paisajes tal y como eran en el pasado.

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