¿Cómo funciona la tecnología de realidad virtual y hacia dónde se dirige?

Las personas de todo el mundo ahora están familiarizadas con la realidad virtual y comprenden qué es. La mayoría, sin embargo, no tiene una comprensión firme de los detalles de la tecnología.

Para remediar eso, aquí tienes una guía técnica básica para la tecnología de realidad virtual. Aprenderás cómo funciona, qué se necesita para que funcione y hacia dónde podría ir la tecnología. Vamos a comenzar.

¿Qué es la realidad virtual?

La realidad virtual (VR) es el uso de tecnología informática para crear un entorno simulado.

A diferencia de las interfaces de usuario tradicionales, la realidad virtual coloca al usuario dentro de una experiencia. En lugar de ver una pantalla frente a ellos, los usuarios están inmersos y pueden interactuar con mundos 3D.

Simulando tantos sentidos como sea posible, como la vista, el oído, el tacto, incluso el olfato, la computadora se transforma en un guardián de este mundo artificial.

Origen

Puede parecer que la tecnología de realidad virtual (VR) solo ha existido durante unos pocos años.

Sin embargo, los sistemas de realidad virtual y los auriculares que conocemos hoy se han desarrollado durante décadas. El primer progenitor de los sistemas de realidad virtual actuales se remonta a 1957 con una patente presentada por Martin Heilig para un dispositivo de televisión estereoscópico montado en la cabeza.

En los años transcurridos desde entonces, la tecnología de realidad virtual ha tenido un progreso lento pero constante. Al principio, los desarrolladores carecían de la potencia informática para crear una verdadera experiencia de realidad virtual inmersiva. Luego, una vez que lo tuvieron, comenzó la carrera para hacerlo portátil y asequible para el consumidor.

Ahí es donde estamos hoy. Empresas como HTC, Oculus, Valve y Sony ahora ofrecen hardware de realidad virtual comercialmente viable que continúa mejorando a pasos agigantados.

¿Cuál es la diferencia entre la realidad virtual y la realidad aumentada?

La realidad virtual y la realidad aumentada son dos caras de la misma moneda. Podrías pensar en la realidad aumentada como realidad virtual con un pie en el mundo real: la realidad aumentada simula objetos artificiales en el entorno real. La realidad virtual crea un entorno artificial para habitar.

En realidad aumentada, la computadora usa sensores y algoritmos para determinar la posición y orientación de una cámara. A continuación, la tecnología AR procesa los gráficos en 3D como aparecerían desde el punto de vista de la cámara, superponiendo las imágenes generadas por computadora sobre la visión del mundo real del usuario.

En realidad virtual, la computadora usa sensores y matemáticas similares. Sin embargo, en lugar de ubicar una cámara real dentro de un entorno físico, la posición de los ojos del usuario se ubica dentro del entorno simulado. Si la cabeza del usuario gira, los gráficos reaccionan en consecuencia. En lugar de componer objetos virtuales y una escena real, la tecnología de realidad virtual crea un mundo interactivo convincente para el usuario.

Fundamentos científicos de la realidad virtual

En esencia, la tecnología de realidad virtual tiene un solo propósito: simular entornos de manera lo suficientemente realista como para engañar al cerebro humano para que los acepte como realidad. Desde un punto de vista científico, todo comienza por comprender cómo nuestro cerebro interpreta las cosas que vemos para desarrollar una imagen mental del mundo que nos rodea.

La explicación más sencilla es que nuestra percepción de la realidad se basa en reglas que desarrollamos utilizando nuestras experiencias como guía. Por ejemplo, cuando vemos el cielo, nos dice en qué dirección está «hacia arriba». Cuando vemos objetos que podemos identificar, podemos usar su tamaño relativo entre sí para juzgar la distancia. También podemos detectar fuentes de luz captando las sombras proyectadas por los objetos que nos rodean.

Los diseñadores de realidad virtual pueden utilizar esas reglas convencionales para crear entornos virtuales que se ajusten a nuestras expectativas mentales de la realidad. Cuando lo hacen, el resultado es una experiencia perfecta que interpretamos como «real».

Fundamentos técnicos de la realidad virtual

Los sistemas de realidad virtual comerciales de hoy compiten para determinar cuál puede proporcionar la mejor experiencia de usuario posible en un entorno virtual.

En verdad, ninguno de ellos es capaz de una experiencia completamente inmersiva, por una razón muy simple: la tecnología aún no ha alcanzado las capacidades de la visión humana. Estos son los fundamentos de realidad virtual actuales y adónde intentan llegar.

Campo de visión

Desde un punto de vista técnico, uno de los mayores obstáculos es el hecho de que los humanos son capaces de un campo de visión (FOV) mucho más amplio que el que pueden proporcionar los auriculares de hoy.

Un ser humano puede ver el entorno a su alrededor en un arco de aproximadamente 200 a 220 grados alrededor de su cabeza. Donde la vista de nuestros ojos izquierdo y derecho se superponen, hay un arco de aproximadamente 114 grados, donde podemos ver en 3D.

Los auriculares de hoy centran su atención en ese espacio 3D de 114 grados para ofrecer sus entornos virtuales. Sin embargo, ningún auricular puede acomodar el campo de visión completo del humano.

En este momento, los diseñadores de hardware de realidad virtual de hoy tienen como objetivo crear dispositivos que permitan un campo de visión de 180 grados, que se considera ideal para una simulación de realidad virtual de alto rendimiento.

Cuadros por segundo

En el mundo de la realidad virtual, quizás no haya mayor tema de desacuerdo que sobre cómo lidiar con las velocidades de cuadro de los entornos virtuales. Eso es porque no existe un consenso científico real sobre cuán sensible es la visión humana en ese sentido.

Desde un punto de vista físico, sabemos que los ojos humanos pueden ver hasta el equivalente a 1000 cuadros por segundo (FPS). El cerebro humano, sin embargo, nunca recibe tal detalle a través del nervio óptico. Se han realizado estudios que han sugerido que los humanos pueden discernir velocidades de cuadro de hasta 150 FPS, pero más allá de eso, la información se pierde en la traducción en el camino al cerebro.

Para una película que ves en un cine, la velocidad de fotogramas es de 24 FPS. Eso, sin embargo, no está diseñado para simular la realidad.

Para las aplicaciones de realidad virtual, la mayoría de los desarrolladores han descubierto que cualquier valor inferior a 60 FPS tiende a causar desorientación, dolores de cabeza y náuseas en el usuario. Por esa razón, la mayoría de los desarrolladores apuntan a un «punto óptimo» de contenido de realidad virtual de aproximadamente 90 FPS y algunos (como Sony) no certificarán que el software se ejecute en sus dispositivos si caen por debajo de 60 FPS en cualquier momento mientras están en uso.

Sin embargo, en el futuro, la mayoría de los desarrolladores de hardware de realidad virtual comenzarán a presionar por una velocidad de fotogramas de 120 FPS o más, ya que eso proporcionará una experiencia más realista para la mayoría de las aplicaciones.

Efectos de sonido

Otro aspecto técnico crucial de la realidad virtual es la forma en que los diseñadores utilizan los efectos de sonido para transmitir una sensación de espacio tridimensional al usuario. Hoy en día, la realidad virtual de vanguardia se basa en una tecnología llamada audio espacial para crear un paisaje de audio simulado que coincide con las imágenes creadas por la realidad virtual.

Cualquiera que se haya sentado alguna vez en una sala de conciertos bien diseñada debe estar familiarizado con la forma en que los sonidos que escuchamos pueden variar según el lugar en el que estemos ubicados dentro de un espacio e incluso en qué dirección volvamos la cabeza.

El audio espacial es una técnica mediante la cual los diseñadores de realidad virtual pueden producir audio binaural (estéreo) a través de unos auriculares que imitan esa sensación exacta.

Hay una variedad de implementaciones actuales, pero todas comparten algunas características similares, que incluyen:

  • Control de volumen
  • Uso de demora izquierda / derecha para transmitir la dirección
  • Usar el seguimiento de la cabeza para mapear el espacio auditivo
  • Manipular la reverberación y el eco para simular factores ambientales.

También es importante recordar que para un visor de realidad virtual, los efectos de audio descritos aquí deben calcularse en tiempo real para tener en cuenta el movimiento del usuario. Cuando se trata de esto, el hardware de realidad virtual de hoy en día todavía está comenzando a arañar la superficie de lo que es posible.

Seguimiento de cabeza y posición

La verdadera magia de la realidad virtual no proviene de lo convincentes que sean las imágenes o el sonido (aunque esos son elementos fundamentales fundamentales), sino que proviene del hecho de que los usuarios pueden moverse dentro de un espacio virtual que se ajusta a su posición. Es lo que separa un visor de realidad virtual de un simple juego de anteojos para ver vídeos.

En este momento, hay dos tipos de seguimiento de la cabeza y la posición en uso para aplicaciones de realidad virtual, medidos en grados de libertad, 3DoF y 6DoF.

Los cascos de realidad virtual móviles como el Samsung Gear VR, el Daydream View de Google y el Oculus Go usan 3DoF, lo que significa que solo son capaces de realizar un seguimiento rotacional. Saben cuando gira la cabeza hacia la izquierda o hacia la derecha, mira hacia arriba o hacia abajo, o inclina la cabeza hacia un lado u otro. Sin embargo, si mueve todo el cuerpo, no lo captarán.

Los auriculares que usan 6DoF, por el contrario, pueden rastrear la posición del usuario dentro de la habitación, así como la dirección en la que apunta su cabeza. Eso significa que los auriculares 6DoF pueden permitir un movimiento completamente autónomo a través de un espacio 3D, que es una experiencia de realidad virtual mucho más convincente. La forma en que se hace varía de una plataforma a otra, pero los métodos principales tienden a incluir el seguimiento basado en cámaras junto con balizas de luz infrarroja.

Ciberseguridad en realidad virtual

A medida que las empresas continúan invirtiendo en ciberseguridad, ¿puede la realidad virtual ser una poderosa herramienta de aprendizaje para el firewall humano?

Con empresas como Marriott, Microsoft, Apple y Adobe sintiendo los efectos de los ataques cibernéticos en los últimos años, ha habido muchos titulares que llaman la atención. Los dueños de negocios saben que necesitan mejorar la conciencia cibernética para prevenir el daño causado por los ataques cibernéticos.

Con datos filtrados, fallos del sistema, pérdida de ganancias, compensación del cliente y multas que enfrentar, el impacto negativo puede persistir. Un informe reciente de Bitglass encontró que las empresas que sufrieron una violación de seguridad en los tres años anteriores vieron una caída promedio en el valor de las acciones del 7.5 por ciento y no regresaron a los niveles previos a la violación durante un promedio de 46 días después del ataque inicial.

No es de extrañar entonces que una encuesta realizada por FireEye haya encontrado que el 76% de las organizaciones planean aumentar su presupuesto de ciberseguridad en 2020. Pero, ¿cómo deberían gastar su dinero las empresas?

Invertir sabiamente

Demasiadas empresas gastan dinero en el aspecto técnico y descuidan la necesidad de mejorar el firewall humano. Ningún software detendrá una amenaza que está diseñada para aprovecharse de las vulnerabilidades humanas. Y con el 90 por ciento de las filtraciones de datos causadas por errores humanos, el problema es generalizado.

La ciberseguridad ya no es responsabilidad exclusiva del personal especializado. Todo el personal tiene algún nivel de responsabilidad, pero este cambio de responsabilidad no se producirá por sí solo. Las empresas deben capacitar a las personas para que comprendan cómo se presenta el problema en la vida cotidiana.

El entrenamiento tradicional se queda corto

Los jefes de seguridad cibernética están allí para educar y asesorar. Sin embargo, enviar correos electrónicos de phishing falsos a personas que no están haciendo su parte es potencialmente dañino. Las personas pueden incluso tratar de encubrir errores en lugar de pedir ayuda.

Los métodos de entrenamiento tradicionales tampoco son la respuesta. Las personas se saltearán los módulos en línea leyendo lo mínimo para aprobar el cuestionario final, o asistirán a una presentación sin prestar realmente atención ni absorber ningún conocimiento.

La solución aquí es ayudar a las personas no solo a ver y comprender el problema de la ciberseguridad, sino también a involucrarlos emocionalmente.

Para lograr esto, necesitamos educar a los equipos de una manera que los entusiasme. Aquí es donde entra la realidad virtual.

Al fusionar la realidad virtual con la narración experta, puede llevar a las personas a un viaje de descubrimiento, uno que no requiere tomar notas o revisar. Aprender a través de la realidad virtual es atractivo desde el principio y los equipos están ansiosos por participar incluso cuando el tema, como la seguridad cibernética, es uno que antes se consideraba aburrido.

  • La realidad virtual puede provocar un compromiso emocional un 27% mayor que la televisión
  • Los alumnos que utilizan la realidad virtual retienen el 75 por ciento de lo que se les enseña
  • Los cirujanos capacitados con la realidad virtual cometen un 40% menos de errores que los cirujanos capacitados de manera convencional.

Hacia donde se dirige la realidad virtual

A pesar de lo avanzada que es la tecnología de realidad virtual actual, seguramente mejorará mucho en los próximos años. A medida que continúan los desarrollos, deberíamos comenzar a ver hardware con un campo de visión mejorado y más realista y un mejor audio 3D. Solo eso hace que el futuro a corto plazo de la realidad virtual sea emocionante.

También estamos a punto de ver nuevas mejoras en la realidad virtual que harán que la experiencia sea mucho mejor que la que se puede obtener con el hardware actual.

Uno de ellos es el uso de dispositivos de retroalimentación háptica como los guantes HaptX, que brindan sensaciones táctiles realistas para los objetos con los que los usuarios interactúan en la realidad virtual.

Otra es una técnica de gráficos conocida como renderizado foveated, que aprovecha el punto focal limitado del ojo humano para entregar imágenes de ultra alta definición solo donde nuestros ojos están enfocados, reduciendo así la potencia informática requerida para crear la imagen.

Sin embargo, lo que es más importante son las nuevas formas en que es probable que se utilice la realidad virtual.

Los avances paralelos en la tecnología de aprendizaje automático en el campo de la educación harán que el aprendizaje a distancia inmersivo sea una realidad por primera vez.

Los cirujanos se beneficiarán de la formación avanzada en realidad virtual para mejorar los resultados de los pacientes. Quienes necesiten tratamiento para el trastorno de estrés postraumático y los trastornos relacionados finalmente tendrán una forma de curarse.

La conclusión, aquí la tecnología de realidad virtual apenas está comenzando a realizar su potencial en una variedad de campos. A medida que la tecnología crezca, también lo harán las aplicaciones que los desarrolladores de software, investigadores y líderes empresariales sueñan para ella.

Desde ese punto de vista, es justo decir que estamos mucho más cerca de los comienzos de la historia de la realidad virtual que de la conclusión, y habrá muchos más desarrollos sorprendentes por venir.

Realidad virtual contra el Covid-19

¿Cómo puede usarse la Realidad Virtual contra el Covid-19? Las autoridades chinas notificaron el pasado 31 de diciembre 27 casos de neumonía de origen desconocido. Los afectados estaban aparentemente vinculados con un mercado de la ciudad de Wuhan, una gran metrópoli con 11 millones de habitantes. Desde ese día el mundo ha cambiado.

El mundo sufre una parálisis, que, hasta el momento, se vislumbra pasajera. Nadie se atreve a gestionar una fecha para la erradicación del virus y mucho menos calcular cuando volveremos a la normalidad de nuestras vidas. ¿Está el mundo preparado para afrontar las consecuencias del virus?. ¿Qué efecto tendrá en el sector de las tecnologías inmersivas?.

Vamos a resumir de un vistazo, alguna de las soluciones de Realidad Virtual y Realidad Mixta que se están aplicando para apoyar a las personas, empresas o entidades públicas en la lucha contra el virus.

Visualización 360 para analizar la gravedad de los daños causados por Covid-19

El Hospital Universitario George Washington está utilizando imágenes convencionales de rayos X del pecho del paciente, tomada de diferentes ángulos, para formar una imagen inmersiva 360.

Contar con sistemas avanzados de representación 360, propone un avance significativo en el diagnóstico, las pautas de sanación y el estudio científico generalizado. Conoce a tu enemigo sería la esencia para comprender la importancia de esta técnica.

Mixed Reality, visualización de estructuras 3D

Un programador / analista de la Universidad de California en San Francisco, está usando una herramienta llamada ChimeraX para crear modelos 3D completos de la estructura viral. Esta herramienta nos permite la visualización molecular guiada gracias a la configuración de «realidad mixta» permitiendo un recorrido por las estructuras más pequeñas.

Utilizando una cámara de detección de profundidad y un auricular VR, se pueden manipular modelos 3D del virus del SARS, para mostrarnos exactamente cómo se une el SARS a su virus. ChimeraX y sistema de MR demuestran ser una herramientas poderosa, como la Realidad Virtual contra el COVID-19.

Uso de realidad virtual para reuniones

Se pueden usar programas como Skype y Webex para ayudar a impulsar el flujo de trabajo en línea, pero la realidad virtual ofrece un mayor nivel de inmersión y compromiso cuando se trata de colaboración remota. Una plataforma de reunión de realidad virtual como Glue, por ejemplo, nos ofrece varias características que no son posibles en las reuniones tradicionales en línea 2D.

En los espacios de reunión virtuales, pueden compartir PowerPoint, Excel y otros archivos al mismo tiempo que usan funciones como una pizarra virtual, que cualquier usuario puede utilizar escribiendo o dibujando en cualquier momento.

La visualización de datos en 3D también se puede utilizar, lo que permite a los empleados interactuar con gráficos más complejos de una manera intuitiva.

El coronavirus afectará la vida cotidiana durante el resto de 2020 y posiblemente en el 2021, o tal vez incluso más allá…

Tenemos que empezar a pensar que las organizaciones no pueden ni deben esperar soluciones a corto plazo para preservar la productividad durante este tiempo. Con la llegada de una pandemia tan increíble, podría decirse que las industrias se han visto obligadas a la próxima gran transformación.

La realidad virtual optimiza los espacios de trabajo y aumenta nuestra percepción digital remota. La verdadera era digital del siglo XXI se acerca y COVID19 puede ser el culpable de su acelerada implantación.