El contenido del mundo real y el contenido generado por la computación gráfica (CG) no son capaces de responder unos a otros. Existe una tendencia en el mercado de utilizar la RA y la RM indiferentemente.
Carlos Pantsios Markhauser, PhD*
Los enormes avances en la tecnología de la computación en el mundo crearon los fundamentos para el desarrollo de la denominada Relidad Virtual (RV). La RV, desde el punto de vista de su funcionalidad, es una compleja simulación en la que se emplea la computación gráfica para crear un mundo virtual de aspecto real. Este mundo sintético, si se quiere, no es estático y responde a las entradas que genera el usuario (gestos, comandos verbales, etc). De esta forma, se define uno de los elementos clave de la RV que es la interactividad en tiempo real. El tiempo real significa aquí que el computador es capaz de detectar las entradas del usuario y modificar el mundo virtual generado en forma instantánea.
La realidad virtual también se puede implementar como una televisión montada sobre la cabeza del usuario, equipada con una máscara de simulación, que incluye imágenes en 3D con un efecto periférico amplio, controles de enfoque y óptica, sonido estereofónico y con la capacidad adicional de incluir fragancias.
William Bricken capturó la esencia de la RV cuando dijo que “La psicología es la física de la realidad virtual”. Los mundos virtuales son construidos por los sentidos y solo existen realmente en la mente de los usuarios. RV es un medio para extender el cuerpo y la mente.
Los sistemas actuales de realidad virtual posiblemente han atravesado el umbral psicológico, en el que la percepción humana se encuentra tan inmersa en la simulación que comienza a sentir algunas de las sensaciones de “estar allí”, en los albores de una poderosa presencia. La tecnología de RV es la suma de un sistema de hardware y de software que busca perfeccionar una ilusión sensorial totalmente inclusiva, inmersiva, de estar presente en un ambiente diferente, otra realidad; una realidad virtual.
A pesar de la sofiticación tecnológica actualmente alcanzada en la RV, la calidad de experiencia (QoS) lograda todavía requiere de intensas evaluaciones y, por otra parte, existe una gran propaganda sobre la creación de imágenes de muy alta resolución que difícilmente se logran en la práctica, apreciadas individualmente a través de displays montados sobre la cabeza del usuario. Se logra de esta manera la realidad aumentada (RA).
La RA existe desde la década de los 90, pero la disponibilidad de procesamiento de muy alto poder, relativamente económico y muy rápido es muy reciente y la RA de alta tecnología está ahora a disposición para los broadcasters con el fin de poder experimentar con nuevos formatos para la televisión.
Combinando poderosas máquinas para gráficos en tiempo real, con sofisticada capacidad de mapeo en 3D en tiempo real y tecnologías de seguimiento, es posible hoy en día utilizar RA en estudios de producción y eventos en vivo, especialmente en deportes.
Realidad Aumentada (RA) o Realidad Mixta (RM)
Según expertos en efectos visuales la RA es un overlay de contenido del mundo real, pero este contenido no está anclado a, o es parte de él. El contenido del mundo real y el contenido generado por la computación gráfica (CG) no son capaces de responder unos a otros. Existe una tendencia en el mercado de utilizar la RA y la RM indiferentemente –pero en realidad no son la misma cosa. Especialistas en software de efectos especiales opinan que la RM es un overlay de contenido sintético sobre el mundo real, anclado a él e interactuando con el mundo real. Los dispositivos del mercado, que típicamente representan la MR, son el HoloLens de Microsoft y el display con montura para la cabeza Magic Leap.
La clave para una RA exitosa consiste en alinear objetos en 3D creados con el CG de acurdo con, digamos, movimientos de un celular inteligente con su usuario en el mundo real. Este alineamiento se logra normalmente al efectuar el seguimiento de sistemas que explotan la cámara del teléfono móvil celular, sensores de movimiento y de GPS; la salida entregada por el sistema de seguimiento es enviada a una máquina de rendering; y los objetos en 3D son entonces superpuestos adecuadamente en el display del usuario. Actualmente existen varios kits de software de desarrollo (SDKs), por ejemplo Vuforia, Wikitude y ARToolkit para el desarrollo de aplicaciones en RA.
El Fenómeno Pokémon
La Realidad Aumentada (RA) en teléfonos celulares inteligentes fue vista siempre como un juego para adictos hasta que apareció el fenómeno virtual Pokémon Go, en el 2016, con más de 100 millones de descargas del internet en unas pocas semanas. Pokémon Go utiliza información del GPS para marcar la ubicación del jugador y para mover su avatar, por medio de funcionalidades de la cámara empleados para mostrar caracteres del mundo real.
Otro ejemplo de la RA que creció enormemente en popularidad fue el de Snapchat, que saco el World Lenses para RA. Los usuarios de este dispositivo pueden escoger diferentes objetos en 3D (ej.: flores, arcoiris, nuber, etc. – actualizados cada día) que pueden ser insertados y colocados en sus fotos y videos almacenados. En los videos del usuario, por ejemplo, es posible cambiar el tamaño de los objetos y reposicionarlos como si realmente estuvieran presentes al frente del lente. Detalles técnicos sobre la forma como trabaja World Lenses no están disponibles pero es muy probable que se utilice una combinación de algoritmos de visión por computadora y entradas a sensores del teléfono inteligente (ej.: el acelerómetro).
En un evento ocurrido hace algón tiempo en Facebook, dos nuevas herramientas fueron descubiertas: el Fram Studio, que permite la creación in-cámara de cuadros para video y fotos, y el RA Studio. Este último permite el diseño de filtros de ubicación específica (como en el Worls Lenses de Snapchat) junto con filtros adaptivos en tiempo real, que pueden cambiar dependiendo del número de personas que están viendo un broadcast de Facebook live, lo que ellos dicen en los comentarios, etc.
Incorporación de la RA en nuevos dispositivos
Hasta donde se conoce, la tecnología utilizada en la cámara de RA de Facebook se llama Simultaneous Localization and Mapping o SLAM. Esta tecnología permite que un dispositivo robotizado (ej.: carros sin conductor) pueda generar mapas de su entorno y, simultáneamente, orientarse a si mismo adecuadamente en dicho mapa, todo ello en tiempo real. Este es un problema clásico del huevo y la gallina que es solucionado por medio de la representación matemática con hardware especializado (ej.: cámaras de profundidad, LIDAR, etc) que obtiene información del medio ambiente. Hasta donde se conoce, ni Apple ni Samsung, los dos gigantes en fabricación de teléfonos celulares, poseen una cámara en RA.
En el 2017, Microsoft trajo al mercado el Story Remix, una herramienta de edición que permite a los usuarios crear en forma automática videos destacados a partir de imágenes y videos, junto con una pista de audio. No se trata aquí de una herramienta en RA pero que, a pesar de ello, le permite al usuario jugar con objetos en 3D que pueden ser añadidos, por ejemplo, al video para seguir una persona a medida que se vaya moviendo por el entorno. ARKit funciona con los procesadores Apple A9 y A 10. Utiliza Visual Inertial Odometry, para efectuar el seguimiento en el mundo real, elementos visuales para la detección de planos horizontales (ej.: suelos, mesas), y es capaz de aplicar una iluminación apropiada a objetos generados por un CG, apoyándose en la iluminación del ambiente.
Aquí solo se han mencionado algunas de las muchas tecnologías que existen en el mercado. Se trata de tecnologías que avanzan con gran rapidez y sofisticación y que seguro nos asombrarán mucho más en el futuro cercano.
*Carlos Pantsios Markhauser es Ingeniero en Telecomunicaciones y Magister en Comunicaciones de la Universidad Simón Bolívar, con Especialización en Telecomunicaciones en satélite y redes The George Washington University - School of Engineering & Applied Science, Especialización en Telecomunicaciones Digitales University of Colorado Boulder. Se desempeña como profesor titular de postgrado en las escuelas de telecomunicaciones en la Universidades Simón Bolívar y Universidad Católica Andrés Bello. Además de consultor profesional en proyectos de TV basado en Argentina.
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