PeC 05: Reflexión sobre el impacto de la RA

Asignatura Realidad virtual
Pública

La realidad aumentada ha sufrido su máxima expansión en la sociedad en los últimos años gracias a los dispositivos móviles (y otros dispositivos, algo más especializados), debido a su ejecución por parte de los usuarios, debido a la variedad de aplicaciones disponibles para los diferentes fines y soluciones, y su uso está normalizado en el día a día de muchos usuarios. En este documento tratare de exponer una breve introducción y explicación, así como una predicción de algunas de las aplicaciones y avances realizados en los campos de la Realidad aumentada y del usos de interfaces basados en esta tecnología.

Sección 01: sobre la Realidad aumentada (RA)

La realidad aumentada es un poderoso recurso tecnológico capaz de crear canales interactivos, incorporando elementos virtuales al mundo real. Actualmente, muchos sectores económicos e industriales aprovechan las cualidades de esta tecnología para alcanzar sus objetivos organizativos.

Los consumidores se sienten atraídos debido a su familiaridad con el entorno virtual, mientras que los procesos organizacionales optimizan sus curvas de aprendizaje y operatividad gracias al componente gráfico. La capacidad de compartir mucha información útil en poco tiempo, le da a esta tecnología una versatilidad única.

Pero ¿Qué es la Realidad aumentada?

Realidad aumentada (RA desde ahora), es un termino que describe a cualquier tecnología que se a capaza de incorporar elementos virtuales de manera gráfica (o de cualquier otro método multimedia) dentro del mundo real.

Debido a que los elementos virtuales que el usuario percibe a través de una interfaz física (un dispositivo movil, unas gafas, etc…) se posicionan en el contexto físico que lo rodea, esta tecnología permite una interactividad sin parangón con el entorno en tiempo real. Esta capacidad de unir lo virtual y lo físico  es, digamos uno de los principales atractivos de este tipo de herramientas, esto se debe principalmente a que es una tecnología bastante versátil y adaptable a cualquier tipo de espacio y aprovecha las dimensiones de ese espacio para aumentar la percepción del usuario, ya sea arrojando datos de interés o asistiéndole en cualquier tipo de actividad. Una cuestión a tener en cuenta y que puede llevar a confusión, es la diferencia entre realidad virtual (RV desde ahora) y a RA.

RA vs RV

La RV y la RA ofrecen al usuario una experiencia sensorial única e interactiva a través de dispositivos electrónicos y gráficos.

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La diferencia principal entre ambas tecnologías es que la realidad virtual busca la inmersión del usuario en un mundo 100% ajeno al entorno físico, es decir, crea una realidad completamente nueva al usuario. Mientras que la RA incorpora o añade elementos gráficos virtuales al mundo real.

De esta manera, la RA no busca interferir con las capacidades del usuario de interactuar con su entorno, comunicarse con otras personas y realizar sus actividades, si no enriquecer su percepción del mundo real con datos extras de forma multimedia.

¿Qué necesitamos para que la RA sea funcional?

Los sistemas de RA, suelen estar constituidos por módulos o elementos diversos, alguno de los cuales son los siguientes:

  • Cámara: o algún dispositivo de captación, necesario para captar imágenes del entorno físico y que se usaran como base para integrar los elementos virtuales.
  • Procesador: algún tipo de elemento electrónico que se encargue de combinar elementos multimedia y procesar la información.
  • Software: un elemento de carácter lógico que será el encargado de gestionar todos los procesos.
  • OutPut: algún tipo de elemento que permita feedback visual al usuario, ya sea una pantalla, unas gafas tipo HoloLens o cualquier otro dispositivo que permita este tipo de interacción.

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Si lo analizamos con detenimiento, todos estos elementos pueden integrarse en un mismo dispositivo (de hecho, suele ser así), ya sea un dispositivo móvil o cualquier otro de los dispositivos anteriormente mencionados.

Otros elementos opcionales (aunque cada vez menos) pueden ser una unidad GPS (sistema de posicionamiento que permite dar dinamismo a los componentes virtuales conforme el usuario de desplaza o interactuar con el entorno), activadores (puntos específicos en el mundo real que sirven de referencia para mostrar info y orientar al usuario), marcadores (puntos o guías visuales que indican al software donde anclar un item virtual).

Teniendo en cuenta lo masificado del usos de la RA, cada vez se tratan de incluir más de estos elementos de forma normalizada en los dispositivos de usos cotidiano y cada vez veremos más como estos dispositivos se hacen más portables (wereables) y más discretos o menos aparatosos conforme cada vez más se estandarice el usos de estas tecnologías.

Ya lo tengo todo ¿y ahora que?

Desde hace algún tiempo sobre todo la industria del entretenimiento ha hecho uso profuso de la RA, recordemos Pokemon GO y la fiebre que causo, generándose un montón de materia de carácter lúdico basado en ese concepto, juegos que permitían desplazarse por un entorno real bastante amplio (mundial de hecho) e interactuar con elementos virtuales situados en el entorno real. Otra aplicación popular (casi viral) son los filtros de determinadas redes sociales que mapean el rostro del usuario, superponiendo algún tipo de elemento virtual a modo de “mascara”. 

Evidentemente también hay aplicaciones más “serias” y que ya hemos introducido y nuestra vida cotidiana y que quizá no lo asociamos al uso e la RA, como podría ser Live View de Google Maps, que superpone en el mundo real direcciones e indicaciones al usuario, que puede visualizar a través de un dispositivo.

Otra aplicación que seguramente no asociaríamos a la RA y sin embargo es ejemplo de sencillez y utilidad, es la incorporación de códigos QR, esta es (como se ha indicado) una de las aplicaciones más prácticas y simples de la tecnología RA, que llevada a una integración avanzada permite la visualización de tiempo real de información útil de los productos, áreas y equipos, directamente en lentes especiales o dispositivos móviles. Esta es una gran ventaja tanto en la trazabilidad de productos como en distintas áreas de mantenimiento y control de calidad, ya que se puede resumir mucha información en un solo gráfico.

El campo de la arquitectura y de la educación también se han beneficiado de este tipo de tecnologías. Una educación a través de la RA, que puede traer objetos abstractos a un entorno real, puede verse beneficiada desde las fases iniciales hasta la educación superior. Cuadernos interactivos que permiten recrear imágenes 3D con el teléfono móvil, tarjetas animadas, estructuras anatómicas y el funcionamiento gráfico de algunos procesos, son solo algunas de las alternativas.

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Ver estructuras y planos directamente en el espacio, es una manera práctica para que clientes y profesionales de la arquitectura o construcción puedan visualizar las obras en un entorno real, previo a la realización del trabajo.

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Como puede comprobarse la RA ha llegado a unos niveles de integración en nuestro día a día difíciles de predecir hace unos años y dentro de unos años, las expectativas indican que todavía se integrara mucho más en nuestra vida cotidiana, lo cual me lleva a desarrollar el siguiente punto.

 

Sección 02: sobre los interfaces de RA que vienen.

Hace unos años trabajaba en una empresa (Aumentaty) que se dedicaba sobre todo al desarrollo en los campos de la RA/RV, un proyecto que me resulto impresionante (supongo que hace unos años era más impresionable) fue el desarrollo de un sistema de RA para el diagnostico y reparación de motores de avión. Me resulto impactante, no solo porque teníamos una sección de reactor de avión en nuestro espacio de trabajo, sino por la aparatosidad que el usuario debía cargar (hablo del 2016 más o menos), una mochila con una CPU + ventilación, unas Google Glasses y en la cabeza un dispositivo de mapeo del entorno y de cámara (en este caso se uso la cámara de una consola Xbox por su facilidad y desarrollar bajo sus sistema).

Todo esto viene a colación de que, investigando para este documento me di cuenta de lo mucho que en unos pocos años se ha avanzado en este campo (amen de las HoloLens, bajo las cuales tuve la suerte y oportunidad de realizar desarrollo). Me encontré con un proyecto del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich, que me resulto curioso (sobre todo porque es un tropo muy presente en la SciFi), un teclado de Realidad Aumentada.

El concepto, básicamente se basa en que cuando una persona golpea con los dedos, cada dedo genera un perfil de vibración diferente que se propaga a la muñeca a través de los huesos. Los investigadores de del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich  han aprovechado este descubrimiento en el desarrollo de una pulsera de doble sensor que brinda interacción intuitiva a mano alzada a los espacios de productividad virtual.

La mayoría de las aplicaciones de realidad virtual actuales se operan con controladores que se sostienen en la mano del usuario o con las manos en el aire, de modo que la posición puede ser capturada por una cámara. El usuario también suele estar de pie durante la interacción. “Si tiene que mantener los brazos en alto todo el tiempo, rápidamente se vuelve agotador” dice Christian Holz, profesor del Instituto de Sistemas Interactivos Inteligentes de ETH Zurich. “Actualmente, esto evita que los procesos de trabajo normales sean posibles, ya que requieren interacción con las aplicaciones durante varias horas”

 Para un uso óptimo, los investigadores desarrollaron una tecnología sensorial llamada “TapID”, el prototipo incorpora varios sensores de aceleración en una pulsera de goma normal. Estos sensores detectan cuando la mano toca una superficie y qué dedo ha utilizado la persona. Los investigadores encontraron que su novedoso diseño de sensor puede detectar pequeñas diferencias en el perfil de vibración en la muñeca para diferenciar cada movimiento característico de los dedos. Una canalización personalizada de aprendizaje automático que desarrollaron los investigadores procesa los datos recopilados en tiempo real.

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En combinación con el sistema de cámara integrado en un conjunto de gafas de realidad virtual, que captura la posición de las manos, TapID genera una entrada extremadamente precisa. Los investigadores lo han demostrado en varias aplicaciones que programaron para su desarrollo como por ejemplo el mencionado teclado AR.

 Aunque este ejemplo seria una hibridación entre RA y RV, considero que puede ser un buen ejemplo para ilustrar hacia donde van las tecnologías de lo virtual, que creo es el sincretismo de todas las tecnologías (RV, RA, Realidad mixta, etc…) en un único concepto tecnológico que compendie todas.

 Otros ejemplos he encontrado de interfaces, todos ellos interesantes, pero este en concreto, por su aplicación inmediata y cuestiones muy cotidianas (usar un teclado) me ha parecido especialmente llamativo como ejemplo de como la RA se filtra en nuestras vidas.

 

 

Bibliografía

Redacción The New Now (06/04/2021). Interfaces y Teclados de Realidad Virtual o Aumentada.

 https://www.thenewnow.es/tecnologia/interfaces-teclados-realidad-virtual-aumentada/

 

Técnica Industrial; Christian Pérez Fernández (20/07/2022). La realidad aumentada como apoyo al diseño.

https://www.tecnicaindustrial.es/la-realidad-aumentada-como-apoyo-al-diseno/

 

EDSrobotics; AnC  (07/07/2021). Realidad Aumentada, ¿qué es y qué aplicaciones tiene?

https://www.edsrobotics.com/blog/realidad-aumentada-que-es/

 

Caso 03: AUMENTATY Scope y Creator

Asignatura Realidad virtual
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Para este acaso describiré una plataforma online que cuenta con 2 aplicaciones: un creador de escenas de Realidad aumentada (Aumentaty Creator) y un visualizador (Aumentaty Scope). El proyecto surge de la necesidad de desarrollar una aplicación que permita crear escenas de realidad aumentada de forma sencilla, de forma que cualquier usuario pueda crear este tipo de escenas incluyendo todo tipo de contenido multimedia, desde imagen, audio, video y texto, pero también 3D y animación 3D y cualquier combinación de todos estos elementos.

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Tecnología usada.

Aunque supongo que las técnicas de desarrollo de esta aplicación quedan un poco fuera del alcance de esta memoria, si que planteare a grandes rasgos los conceptos usados para el desarrollo de esta aplicación así como para su uso a través de una serie de puntos:

  • Para el desarrollo de la aplicación se ha usado principalmente UNITY con el SDK de Vuforia, paquete usado principalmente para el desarrollo de aplicaciones basadas en realidad aumentada, utilizando Vuforia nos permite poder usar funcionalidades propias del motor tales como el seguimiento basado en marcadores o imágenes, así como otros comportamientos como las geolocalización, etc…
  • Creator se basa en un equipo de sobremesa, pero Scope (el visualizador) se basa ya sea en webcam y mas habitualmente en dispositivo móvil, por tanto la modalidad principal de realidad aumentada, es el método de superposición digital, es decir proyecta un objeto multimedia sobre el mundo físico y se visualiza a través de un dispositivo móvil.

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Descripción de la aplicación.

Es una aplicación basada en la nube donde se suben los proyectos y se comparten con otros usuarios y se pueden descargar en el dispositivo móvil para sus uso. La aplicación tiene 2 módulos (a parte de la plataforma web), básicamente uno de desarrollo y otro de visualización, a continuación describiré la funcionalidad de ambos módulos:

  • Aumentaty Creator: es un editor que funciona instalándolo en un ordenador la aplicación. El editor funciona de forma similar a un editor 3D donde puedo importar contenido multimedia diverso en una escena y situarlos en un espacio que se corresponderá con el espacio físico donde se “proyecten”. Los elementos importados se pueden escalar rotar, posicionar, etc… una vez concluida la escena, puede ser subida a la plataforma online. También permite configurar el tipo de marca que se usara ara posicionar la escena en el entorno real.

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  • Aumentay Scope: es una aplicación que se instala en un dispositivo móvil y que permite “usar” una escena subida a la plataforma online de forma que se pueda visualizar superpuesta al entorno real usando como “trigger” una marca, una imagen, una geolocalización o el tipo de “marca” configurada previamente en Creator.

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Bibliografía

 

Caso 02: Catalogo de productos cerámicos

Asignatura Realidad virtual
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Dentro del marco de la Feria CEVISAMA de Valencia (feria internacional de la cerámica) se creo una aplicación para mostrar un catalogo de productos para el stand de la empresa PAMESA. El stand era un espacio vacío donde sólo a través del uso de las HoloLens, era posible ver los productos (platos de ducha, azulejos, etc…) y manipularlos (modificar colores y patrones o acabados en función del catalogo de la empresa) de forma que se pudieran ver colocados en un hipotético espacio real.

 

Tecnología usada.

En este caso y dada la naturaleza de la aplicación y la relación que iba a tener con un entorno físico, se opto por un sistema de realidad aumentada basada en SLAM (Simultaneous Localization And Mapping) que básicamente es una técnica mediante la cual el dispositivo en cuestión genera un mapa del entorno usando tecnología LiDAR (Light Detection and Ranging), radar o visión artificial.

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Se uso como dispositivo de interface entre el usuario y el entorno las HoloLens de Microsoft, algunas de sus funcionalidades son:

  • Anclaje al mundo: el contenido digital que se visualiza a través del dispositivo, queda anclado a un determinado lugar del espacio físico que perdura en el tiempo y se puede interactuar dentro del área de trabajo del dispositivo.
  • Seguimiento de manos, cabeza y ojos: el dispositivo mapea la posición de manos, cabeza y ojos (4 cámaras de luz visible para la cabeza, 2 de infrarrojos para los ojos), de forma que es posible con su movimiento manipular objetos digitales, dentro del campo de visión del dispositivo. Dispones de un modelo virtual de manos que mapea a la posición de las manos reales del usuario.
  • Habilitado para voz: una serie de comandos integrados permiten navegar o interactuar con el dispositivo mediante la voz del usuario.
  • Mapeado del entorno y de posición: el dispositivo mapea su entorno y la posición del usuario respecto al entorno mediante un sensor de profundidad, un acelerómetro, un giróscopo y un magnetómetro. La captación del entorno la realiza mediante una cámara 1080p.

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Descripción de la aplicación.

La aplicación se basa en la premisa de superponer elementos 3D en forma de diferentes elementos del catalogo de productos de PAMESA en su ShowRoom, pudiendo manipular y observar estos elementos mediante el uso de las HoloLens, pudiendo crear un espacio (un baño, una ducha, etc…) con diferentes configuraciones en función de los elementos seleccionados.

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Mediante la aplicación se puede cambiar las los materiales de las paredes, del suelo, accesorios del baño, los platos de ducha, etc.. mediante gestos de los dedos, pudiendo también rotar, desplazar o escalar estos elementos mediante de estos de la mano. El gestor de acabados y su selección dentro del catalogo de la empresa se realiza mediante gestos de los ojos.

El proyecto se realizo usando el SDK de Vuforia (kit de desarrollo para la creación de aplicaciones basadas en Realidad aumentada) bajo UNITY (Motor gráfico para la creación de videojuegos). Para el posicionamiento de los objetos sintéticos dentro del entorno real se uso un sistema markerless, que se basa en el reconocimiento de imágenes “natural feature tracking” así como en geoposicion.

En este caso estaríamos hablando de una aplicación basada en Realidad aumentada dado que estaríamos superponiendo objetos digitales o de síntesis sobre una superficie física.

 

Bibliografía

 

 

 

Caso 01: Simulador para operaciones en subestación eléctrica

Asignatura Realidad virtual
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Se trataría de un simulador para la formación de personal en operaciones con subestaciones eléctricas y catenarias, encargado por ADIF (Administrador de Infraestructuras Ferroviarias) a la empresa AUMENTATY (empresa que en su momento se especializo en software de simulación y entretenimiento en el ámbito de la realidad aumentada, virtual y mixta).

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  • Nombre: “Formación ADIF” (dado que es un proyecto interno de la empresa ADIF, ignoro el nombre que le dieron a la aplicación.
  • Autoría: AUMENTATY Solutions (http://www.aumentaty.com/solutions/)
  • Año: 2017
  • Paradigma de la App: realidad virtual
  • Web: Dado que es un proyecto de uso interno de ADIF no existe web de descarga y no es accesible, a no ser que se este en el programa de formación de ADIF.
  • Video: https://www.youtube.com/watch?v=ydW0bTCRkZg

Tecnología usada.

Dada la naturaleza de la aplicación la tecnología usada para interactuar entre el usuario y el entorno, son los típicos de la realidad virtual, a continuación paso a enumerar los dispositivos usados:

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  • HMD con visor y sensores integrados, en este caso como se opto por el modelo HTC Vive, ya que en su momento fue vista como la mejor opción con respecto a sus competidores (las Oculus Rift y las Gear VR de Samsung), ya que las HTC permitían mapear la posición de las manos y mapear la posición del visor dentro del espacio real y esto era vital dado que en el espacio virtual era necesario manipular elementos y desplazarse de un sitio a otro para realizar las diversas operaciones que formaban parte de la formación del usuario.
  • Sensores de posición, el propio kit de HTC incluía un par de sensores de posición, que situados a una altura por encima de la cabeza del usuario, delimitan una “zona de juego” en el espacio físico y que se puede configurar tanto por software, como por la distancia física entre los sensores, que deben esta en posiciones opuestas.
  • Mandos inalámbricos, que permitirán al usuario manipular objetos en el entorno virtual creado. Cabe destacar que la botonera de estos mando es totalmente configurable, lo cual permite abrir menús dentro del entorno virtual, desplazar al usuario a diferentes áreas, o cualquier cosa que se les quiera programar.

Descripción de la aplicación.

La aplicación en cuestión fue un encargo de ADIF con el fin de poder dar formación a futuros operarios en los diferentes tipos de operaciones en los que se pueden ver involucrados en estaciones de alta tensión, sin pasar por los peligros evidentes que conllevan la manipulación de dichas instalaciones. La aplicación se divide en 2 partes:

  • Montaje de catenaria: es una especie de tutorial (aplicación didáctica) en el que el usuario identifica piezas de una catenaria y las monta de la forma correcta dentro del espacio virtual. Tiene 2 opciones de juego, uno en el que el usuario es guiado por la máquina en el montaje y otro en el que el usuario ha de realizar el montaje por si mismo (puede incluir un temporizador). En esta aplicación el usuario tiene limitado el movimiento a la rotación del HMD y la manipulación de elementos mediante los mandos inalámbricos. El programa evalúa los errores y aciertos del usuario, en función de como encaje las piezas para formar una catenaria. Se aprovecha los giróscopos que incluye el visor HTC para situar las piezas siempre dentro del campo visual del usuario y se provechan los botones configurables de los mando para abrir menús de operaciones y para coger o soltar piezas dentro del espacio virtual. El sistema da feedback visual al usuario ante la posibilidad de encajar una pieza, usando la capacidad de mover los mandos inalámbricos.

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  • Operaciones en subestación eléctrica: en este modo de juego, se creo un modelo 3D completo de toda una subestación eléctrica incluyendo todos los posibles detalles (se tuvo que ir varias veces a una subestación real con el fin de tomar referencias de todo el espacio y la maquinaria). En este punto la aplicación se plantea como un juego en primera persona donde el jugador toma el papel de un operario de ADIF y se le encargan operaciones en forma de “misiones”. El funcionamiento de una subestación es complejo y por seguridad cualquier tarea (abrir o cerrar seccionadores, puesta a tierra, solventar averías, etc…) requiere de varios pasos secuenciales que incluyen llaves, interruptores electromecánicos, etc…y requiere de equipo especifico. Cada operación requiere que el usuario elija el equipo correcto de un inventario, que vaya a los sitios correctos de la subestación y que manipule los elementos correctos, todos estos procesos son evaluados por el programa con dos finalidades: evaluar las capacidades del operario y enseñar las operaciones al usuario.

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Evidentemente y según la clasificación de Milgram y Kishino, nos encontrariamos ante un evidente caso de Realidad virtual, ya que toda la interacción se realiza dentro de un espacio sintético, con elementos creados digitalmente y se interactúa con esos elementos mediante mandos y HMDs. Podría considerarse que hay cierta interacción con el mundo físico, pudiendo esta aplicación tener ciertas reminiscencias con la Realidad mixta debido a que el espacio físico de algún modo se solapa con la capa virtual debido al uso de sensores de posición para delimitar el espacio físico, pero creo que su uso es marginal y no es tan relevante como para considerarla una aplicación dentro del campo de la Realidad Mixta.

 

Bibliografía

PEC 03 – Animación de personajes, golpeo de una pelota.

Asignatura Animación 3D
Pública

Adjunto video con la animación de un «tiro a puerta» que se corresponde con la PeC03 de la asignatura ANIMACIÓN 3D. La animación ha sido realizada con Maya 2022 y para el render se ha hecho uso del motor ARNOLD así como de shaders e iluminación asociados a ese motor.

Un Saludo…

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PRA 01 – Animación de personajes, Animación de ataque y de recibir impacto.

Asignatura Animación 3D
Pública

Adjunto video con la animación del ataque de un guerrero sobre un muñeco de prácticas con consecuencias «fatales» (para el guerrero), que se corresponde con la PRA01 de la asignatura ANIMACIÓN 3D. La animación ha sido realizada con Maya 2022 y para el render se ha hecho uso del motor ARNOLD así como de shaders e iluminación asociados a ese motor.

Un Saludo…

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