Realidad Virtual. Realidad Aumentada. Realidad Mixta
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Realidad Virtual. Realidad Aumentada. Realidad Mixta
2019-02-21
Por
Signul Floid

En los últimos años se ha hablado mucho de estas no tan nuevas tecnologías y, seamos realistas, lejos de dar una idea clara de en que consisten, la han liado parda y el lío mental que tiene la gente es descomunal. En nuestro afán didáctico, vamos a explicaros de una forma fácil y sencilla en que consiste todo esto.

Como veréis en unos segundo, el tema es muy interesante y va más allá de la tecnología y los gráficos 3D hiperrealistas. También descubriréis como los conceptos se han ido distorsionando e incluso tergiversando a lo largo del tiempo. Vamos, que lo vais a flipar.

El factor común

Si os preguntara cual es el factor común de todas esas tecnologías que es lo que responderíais?. Bueno, seguro que habría un montón de respuestas distintas, pero la Realidad es mucho más sencilla. El factor común es que el nombre de todas ellas contiene la palabra Realidad.

En última instancia, lo que todas estás tecnologías buscan, dicho así a lo bestia, no es otra cosa que cambiar la realidad. Para poder entender que significa Cambiar la Realidad, deberíamos primero saber qué es la realidad...

Y aquí es donde la cosa se pone interesante, porque, esa pregunta, es más propia de la filosofía que de la tecnología. Curioso verdad?. Una cosa super tecnológica, cascos futuristas, guantes y cables conectados a dispositivos electrónicos variados... y para entenderla tenemos que echar mano de la filosofía.... Wow... Mind Blowing!!! O en otras palabras... flípalo!

Por lo tanto, deberíamos comenzar entendiendo que es la realidad, y creedme, no es un concepto tan trivial como podría parecer a primera vista.

Este artículo está dedicado al lumbreras que pensó que eliminar la asignatura de filosofía era una buena idea... LoL

Un modelo de la realidad

Si amigos y amigas. Semos ingenieros. A los ingenieros nos gustan los modelos. Esos cuerpos esbeltos a los que todo les sienta bien... Si, esos modelos también nos gustan, pero los que nos gustan más son aquellos que nos permiten simplificar las cosas complicadas... Y la realidad es una cosa bastante complicada.

Así que vamos a comenzar nuestro viaje creando un modelo de lo que sería la realidad y aquí aparece el primer concepto interesante. La realidad no es más que nuestra percepción del mundo. Esto que parece una tontería tiene grandes implicaciones, y la más importante es que nuestro concepto de realidad solo existe junto al concepto de persona.

Comencemos a trabajar con lo que tenemos y creemos nuestro primer modelo de la realidad. Sería algo como esto.

Por ahora no podemos hacer mucho más. Estamos nosotros, los seres humanos, y la realidad. Por el momento, no tenemos ni idea de como funcionan los seres humanos, así que no podemos hacer más que utilizar lo que se conoce como un modelo de Caja Negra.

En un modelo de caja negra asumimos que no tenemos ni idea de como funciona aquello que queremos modelar (un ser humano en este caso), pero si podemos ver que es lo que entra y sale de esa caja negra.

Este modelo está bien como punto de partida, pero... Venga ya!... Podemos hacerlo mejor.

El Modelo Platónico

Como acabamos de decir, no sabemos como funciona una persona, pero si que sabemos algo de como entra y sale la información de esa caja negra que es nuestro cerebro. Y la respuesta es: el sistema sensorial... usease LOS SENTIDOS.

Si amigos, nosotros, pobres humanos, solo podemos percibir la realidad a través de nuestros sentidos... Pero nuestros sentidos son limitados. No podemos ver de noche, ni escuchar frecuencias muy altas o muy bajas, u oler ciertas sustancias químicas. En otras palabras, lo que nosotros conocemos como realidad no es más que una proyección del mundo real. Una sombra distorsionada del mundo que nos rodea.

Ahora os estaréis preguntando (los que hayan estudiado filosofía ya lo sabrán): Por qué el tío este ha titulado la sección El Modelo Platónico?. Se nos va a poner a hablar de amores imposibles?.

No, queridos lectores, el nombre se inspira en la Alegoría de la Caverna de Platón. No os la voy a contar aquí, pero os recomiendo que, si no la conocéis, leáis al menos el artículo de la wiki. A groso modo, Platón, hace unos cuantos años ya había pensado sobre todo esto. Que la realidad que percibimos es solo una sombra, una proyección, del mundo real...

Bueno, pues con todo esto que hemos discutido, estamos en condiciones de ampliar nuestro modelo y presentar lo que yo llamo el modelo platónico de la realidad. Algo como esto:

En este nuevo modelo, seguimos sin saber como funciona el ser humano, pero ahora sabemos que, esa caja negra, nuestro cerebro, está separado de la realidad por los sentidos. Y son estos sentidos los que nos proporcionan nuestra visión de la realidad, la cual es parcial ya que está filtrada, o si lo preferís, limitada por las características de nuestros sentidos.

Cambiando la Realidad

Ahora que ya sabemos que, para nosotros los humanos, la realidad es solo la proyección, a través de nuestros sentidos, del mundo, debemos preguntarnos como podemos cambiar esa realidad. O mejor dicho, como podemos cambiar la realidad que percibimos.

Hay dos formas fundamentales de conseguir esto:

La primera es cambiando la realidad de verdad. Esto, aunque posible en algunos casos, no es muy práctico. Al menos por el momento. Sin embargo, los magos e ilusionistas son capaces de hacerlo. Cambian la realidad, engañando a nuestros sentidos y haciéndonos percibir algo que no está en el mundo real.

La segunda es un poco más práctica y es realmente la que usamos todos los que no sabemos hacer magia. Efectivamente, intentamos cambiar la realidad que percibimos utilizando dispositivos electrónicos con los que controlar las entradas a nuestro sistema sensorial. Vamos que ponemos algún cacharro entre el mundo y nuestros ojos, oídos, piel,...

Estupendo no?. Ahora podemos completar nuestro modelo que nos quedaría tal que así.

Como podéis ver, en nuestro nuevo modelo, podemos controlar lo que vemos usando sistemas de vídeo (gafas de realidad virtual). Podemos controlar lo que escuchamos con sistemas de audio (altavoces y micrófonos). Podemos controlar... un poco... lo que tocamos con dispositivos hápticos, si bien, aquí las opciones ya son más limitadas.

Pero que pasa con el resto de sentidos?.... Bueno, pues en lenguaje llano, estamos en bragas. Se han echo algunos progresos con el olfato, pero todavía nada que pueda ser utilizado ni siquiera en prototipos.... Vamos, que cuando se monta un laboratorio de realidad virtual, te compras unas gafas VR (que ya suelen traer cascos) y unos guantes VR o un stylus háptico. Generadores de olores y exoesqueletos son todavía cosas en las que se está trabajando.

El Continuo Realidad-Virtualidad

Llegados a este punto, es hora de analizar hasta donde y como, podemos cambiar la realidad hoy en día. Para ello vamos a utilizar el clásico concepto del continuo realidad-virtualidad. Esto es muy sencillo. Se trata de una línea entre dos puntos (lo que en matemáticas se conoce como un segmento... ).

  • En un extremo esta el mundo real. Este es el caso en el que no usamos nada sobre nuestros sentidos... Vamos lo normal.
  • En el otro extremo esta el mundo virtual. Este es el caso en el que los dispositivos que usamos, sustituyen completamente la realidad que percibiríamos. Este es el mundo virtual. Lo que se conoce como Realidad Virtual.
  • Entre estos dos puntos hay infinitas posibilidades de mezclar la realidad con elementos virtuales generados por una máquina. A todo lo que cae en esa línea se le denomina Realidad Mixta (Mixed Reality en inglés).

La siguiente figura muestra esta idea de forma gráfica.

 

 

Como podéis ver, la Realidad Aumentada se encuentra más cerca del mundo real, que del mundo virtual. En ese caso, permitimos a nuestros sentidos que trabajen de forma normal, pero añadimos elementos virtuales a esa realidad que percibimos normalmente.

Según nos acercamos al extremo de la realidad virtual, los elementos virtuales son cada vez más predominantes y la realidad que perciben nuestros sentidos, se va desvaneciendo. En ese caso hablamos de Virtualidad Aumentada. Partimos de un mundo virtual al que le añadimos elementos del mundo real.

Si, lo sé. Todo esto empieza a ser confuso verdad?. Vamos a repasar cada uno de estos conceptos individualmente para que todo quede más claro.

Realidad Virtual

Hablamos de realidad virtual cuando bloqueamos nuestros sentidos completamente y los estímulos que reciben provienen de otra fuente. Una fuente sintética, artificial. Esta fuente suele ser un ordenador pero eso no tiene porque ser siempre el caso.

Pensad por ejemplo en una grabación del sonido de un riachuelo, pajarillos cantando y el viento moviendo las hojas de los árboles. Ahora imaginaos en un lugar como ese tumbados con los ojos cerrados. Si cogemos esa grabación, nos la ponemos con unos cascos y cerramos los ojos... pues estaremos sustituyendo la realidad (nuestra habitación por ejemplo) por una realidad alternativa que estamos inyectando directamente en nuestros sentidos (el auditivo en este caso).... Si amigos, eso es un sistema básico de realidad virtual que ya se podía disfrutar a principios del siglo 20 :).

En contra de lo que mucha gente cree, la clave de la realidad virtual no es ser capaces de reproducir fielmente la realidad. Que las imágenes que se generan en esas pequeñas pantallas instaladas en tu Occulus Rift o tu VIVE Pro proyecten en tus ojos una imagen indistinguible de la realidad no es tan importante.

La clave es la inmersión y la interactividad, ya que nuestro cerebro es capaz de adaptarse muy rápido a los nuevos estímulos (es un proceso que lleva minutos). Ese es el punto clave. Y la clave para la inmersión es la latencia, es decir, que esa realidad virtual, responda a nuestras interacciones inmediatamente. Que no haya retardo entre nuestras acciones y el efecto esperado en el mundo virtual.

Ese es el punto clave. No los gráficos. Un sistema de realidad virtual con unos gráficos alucinantes, solo nos va a producir mareos si todo ocurre con retardo. Sin embargo, un sistema de realidad virtual con unos gráficos cutres (pensad en Minecraft) y con una latencia mínima nos va a hacer sentir que estamos en ese mundo. Al cabo de un rato de usar el sistema ya no le prestas atención a si los gráficos son hiper-realistas o voxels con texturas pixeladas.

En general, se le da mucha más importancia a los gráficos. La razón es que la tecnología esta más avanzada en ese campo, probablemente gracias a la industria del videojuego. Pero como ocurre en el mundo real, el resto de sentidos son muchas veces más importantes que la vista, aunque lo sean de un modo más sutil. El sonido y el olfato pueden aumentar el grado de inmersión de una forma radical.... algún día lo podremos distrutar.

Realidad Aumentada

En el caso de la realidad aumentada, los dispositivos que interponemos entre la realidad y nuestros sentidos no bloquean la realidad. Seguimos viendo, escuchando, oliendo o tocando el mundo real, pero le añadimos cosas generadas por un ordenador.

Los fans de Dragon Ball, o de la ciencia ficción han visto miles de veces esas gafas que te pones y mágicamente añaden información a lo que ves. En este caso, estamos aumentando la realidad con información adicional.

Durante mucho tiempo, solo la información visual se ha considerado cuando se hablaba de realidad aumentada, pero veo que la página de la wikipedia ha cambiado, lo cual me hace muy feliz :). Si queréis saber a lo que me refiero, podéis echar un ojo a este artículo que escribí hace ya unos años: Augmented Perception. Circunventing the augmented reality metonymy... Si, zorry, está en inglés y si, es un precursor de esto que estáis leyendo ahora mismo.

Los sistemas de realidad aumentada son bastante más complicados que los de realidad virtual... más que nada porque la realidad no la podemos controlar. Problemas como el seguimiento del usuario (tracking) han sido durante años handicaps para esta tecnología, junto con la movilidad y el hardware (las gafas para realidad aumentada son grandes y pesadas). Con el advenimiento de las cámaras 3D capaces de generar mapas tridimensionales del entorno, algoritmos como SLAM, la tecnología wifi, y los SoCs la cosa ha cambiado mucho.

Aún así, lo más complicado de estos sistemas no es aumentar la realidad, sino generar la información con la que aumentarla. Estamos super acostumbrados a ver en películas, cacharros de este tipo capaces de identificar personas y objetos y añadir información sobre ellos directamente sobre lo que vemos (solo tenéis que volver a ver Terminator, y no olvidéis fijaros en el código 6502 que aparece en el display del robot :)... Bien, el problema ahí es reconocer los objetos, lo cual no tiene nada que ver con la realidad aumentada, sino más bien con la inteligencia artificial.

En general, las típicas aplicaciones de realidad aumentada que vemos en los productos de ficción (series, películas) son alucinantes por otro tipo de tecnología (reconocimiento de objetos, interfaces de lenguaje natural, inferencia lógica,...) no por la realidad aumentada en si.

Virtualidad Aumentada

Este concepto es menos popular y también un poco más complicado de entender...Pero los hay peores como veremos en breve.

En este caso, partimos de un mundo virtual, en el que añadimos elementos del mundo real. El ejemplo clásico de virtualidad aumentada sería un sistema de telepresencia en el que, utilizando scaners 3D (tipo Kinect para que nos entendamos) podemos proyectar nuestra imagen real sobre un avatar 3D (generado por el escaneo 3D) en una sala virtual donde reunirnos con otra gente que hace lo propio.

La sala es virtual. No existe. Pero en esa sala podemos ver a distintas personas como gráficos 3D que reproducen los movimientos que esa persona está haciendo en su casa u oficina. En el mundo real. Además, si grabamos la imagen de esa persona, podemos superponer esa imagen sobre ese modelo 3D y ver que caras está poniendo.

Pues ahí lo tenéis... Virtualidad Aumentada..

Esto no es todo amigos!!

Como diría Porky, nuestro rey: Esto, esto, no, no, no es toodooo amiigooos.

Ja... creías que ya habíamos terminado... inocente. Todavía hay un concepto más. La denominada Realidad Mediada.... Ja, ja, ja... Sigue flipándolo.

Bueno, esto es más sencillo de lo que parece. Si habéis prestando atención a toda la explicación anterior, habréis notado que todas las tecnologías de las que hemos hablado solamente añaden cosas. O añaden elementos virtuales a la realidad, o elementos reales a los mundos virtuales.

Pero y si en lugar de añadir borramos?. O, vamos más allá y modulamos (es decir, modificamos los objetos basados en algo, en otra cosa). Pues en este caso estaríamos hablando de Realidad Mediada (Mediated Reality en inglés).

Conceptualmente, la realidad mediada, añade una nueva dimensión a nuestro continuo realidad-virtualidad. Me vais a permitir que tome este gráfico prestado de la Wikipedia (me siento un poco vago en estos momentos).

Como podéis ver, en la parte inferior, seguimos teniendo nuestro continuo realidad-virtualidad, pero ahora podemos movernos hacia arriba (esta es nuestra nueva dimensión). Cuanto más arriba, más cambiamos la realidad o la virtualidad.

Por ejemplo, el área nombrada como MED,R (Mediated Reality Realidad Mediada) se refiere al caso en el que manipulamos la realidad. En el punto más bajo, la manipulación solo consiste en añadir elementos virtuales (nuestra realidad aumentada de toda la vida). Según nos movemos hacia arriba, vamos manipulando la realidad en función de elementos virtuales (la estamos modulando)... eliminando objetos reales, mejorándolos, cambiándolos.

Lo mismo sucede en el otro extremo (marcado como MED.V Mediated Virtuality o Virtualidad Mediada). Según nos movemos hacia arriba podemos manipular el mundo virtual en función de elementos del mundo real..... WoW... Mind blowing again!!!!!! Que significa esto?. Bueno, que acciones que tomamos en el mundo real tienen un impacto en el mundo virtual. Raro otra vez no?.... Creo que debemos hablar de la Virtualidad Severamente Mediada para entender a que se refiere esto

MODULACIÓN DE LA REALIDAD

El concepto de modulación es muy común en el mundo de las comunicaciones y las señales. Términos como Frecuencia Modulada (FM) debería resultaros familiar. En un proceso de modulación, alguna característica de una determinada señal se modifica en virtud a los valores de otra determinada señal. En el caso de la frecuencia modulada, el sonido que estamos transmitiendo, modifica la frecuencia de la señal de radio que recibimos al otro lado.

Cuando hablamos de modular la realidad con elementos virtual, nos referimos a cambiar la realidad (que percibimos) en virtud a algún estimulo virtual. Por ejemplo, un sistema que muestra como desmontar una máquina sobre la máquina real, tendría que "borrar" partes de la máquina según va avanzando en los pasos del proceso... Esto es muy fácil en un sistema de realidad virtual, pero en un sistema de realidad aumentada... tenemos que borrar partes de un objeto que está frente a nosotros.... Mind blowing!!!!

 

Virtualidad Severamente Mediada

El nombre ya asusta un poco, y tengo que admitir que la primera vez que vi esto me costó un poco entender a que se refería. Así que vamos a explicarlo con un ejemplo que, por otra parte, fue la forma en la que yo conseguí entenderlo.

Imaginad que queremos utilizar un robot para hacer un agujero en las cercanías del cráter de un volcán que está en erupción, con el objetivo de tomar muestras. No soy vulcanólogo, así que no se si eso tiene mucho sentido, pero supongamos que si . El robot mola mazo y es humanoide.... Es más, lo controlamos con nuestros movimientos usando un sistema de realidad virtual, desde una sala segura a varios miles de kilómetros del volcán. Vamos un sitio en el que no nos vamos a quemar.

Pues bien, cuando estamos en el punto de virtualidad severamente mediada, cualquier cosa que pase en el mundo real, se verá reflejada en el mundo virtual con total fidelidad. Así, cuando el robot haga el agujero para tomar la muestra, el mismo agujero aparecerá en el mundo virtual (lo veremos en nuestra sala segura), y si el volcán empieza a lanzar lava, la veremos caer en nuestro mundo virtual, del cielo y por la ladera del cráter.... Moooolaaaa que no?

Bien, evidentemente eso no es posible en la actualidad, pero era de esperar, ya que se trata del punto más extremo del gráfico. Pero cuando sea posible.... Wow... Mind Blowing!!!!!

Una nota final

Para terminar me gustaría hacer un comentario. No hace mucho vi algunos videos por internet y por la tele en los que se mostraban noticiarios que usaban "Realidad Aumentada" para ilustrar ciertas noticias. Uno muy impresionante de la TV americana mostraba los efectos de un huracán según su fuerza, todo un mundo virtual siendo destruido entorno al hombre del tiempo que hablaba tranquilamente entre todo aquel caos.

Bien. Lo siento, pero eso no es realidad aumentada. Es tan solo una visualización y animación de toda la vida. No hay diferencia conceptual entre eso y el chroma key de toda la vida, o la película "Quién engaño a Roger Rabbit?". Estéticamente es muy alucinante pero no está aumentado ninguna realidad. Ni siquiera la realidad del presentador está siendo aumentada.... Para ello tendrían que usar algún dispositivo.... porque los interfaces con el cortex cerebral aún no los tenemos muy controlados....

Espero que después de todo este charlote cuando volváis a escuchar alguno de estos términos, al menos sepáis si está siendo utilizado con propiedad o no es más que otro intento de llamar la atención.

Conclusión

Bueno, esto es lo que os quería contar. Espero que ahora tengáis un poco más claro en que consiste cada una de estas tecnologías y que os suenen algunas de las que todavía no se han hecho populares. Este ha sido un artículo divulgativo. Si estáis interesados en profundizar en los detalles técnicos de estas tecnologías... solo tenéis que hacérnoslo saber.

Que sí vale....

Si, lo sé. Has estado leyendo todo el artículo esperando a que llegara a eso de los otros sentidos... de el sexto sentido.... inquietante verdad?. Bueno, esa caja está en nuestro modelo para poder trabajar sin pérdida de generalidad, como dicen los matemáticos.

Si bien, los pobres humanos solo disponemos de 5 sentidos, otras especies animales tienen otros tipos de sentidos super alucinantes que parecen super-poderes. Desde sensores térmicos que prácticamente funcionan como cámaras térmicas a la capacidad de los tiburones de percibir campos electromagnéticos a grandes distancias.

Parece poco probable que nosotros humanos tengamos alguno de esos super-sentidos latentes. Sin embargo, cuando miramos a nuestro último modelo, en el que utilizamos dispositivos para modificar nuestros sentidos, la cosa adquiere cierto sentido. Podemos utilizar cámaras térmicas para percibir el calor, o dispositivos electrónicos para detectar campos electromagnéticos como los tiburones, o visualizar una imagen 3D a partir de ultrasonidos como los murciélagos...

En todos esos casos, seguimos haciendo uso de nuestros sentidos originales. Convertimos algo que no podemos sentir en otra cosa que si podemos sentir. Pero.... y si vemos nuestro modelo desde otro punto de vista?. Y si ahora, nuestros sentidos no son otra cosa que el interfaz entre un dispositivo electrónico y nuestro cerebro?... que nos impediría en ese caso, generar nuevos interfaces... nuevos sentidos.... Ahí lo dejo.

Quizás otro día hablemos sobre cibernética, BMIs y robots avanzados.... quizás

Header Image Credits: Lux Interaction

SOBRE Signul Floid
Tras abandonar sus estudios de psiquiatría, Signul se volcó en el apasionante mundo del procesado de señales convirtíendose en una de las eminencias mundiales en el tema. Cuando no está transformando o aplicando complejos algorithmos a cualquier señal que se le ponga por delante, Signul disfruta psicoanalizando a cualquier persona que se le cruce.