Realidad virtual

Personal de la armada de los Estados Unidos usando un sistema de realidad virtual para entrenar

La realidad virtual (RV) es un entorno de escenas u objetos de apariencia real. La acepción más común refiere a un entorno generado mediante tecnología informática, que crea en el usuario la sensación de estar inmerso en él. Dicho entorno es contemplado por el usuario a través normalmente de un dispositivo conocido como gafas o casco de realidad virtual. Este puede ir acompañado de otros dispositivos, como guantes o trajes especiales, que permiten una mayor interacción con el entorno así como la percepción de diferentes estímulos que intensifican la sensación de realidad.

La aplicación de la realidad virtual, aunque centrada inicialmente en el terreno del entretenimiento y de los videojuegos, se ha extendido a otros muchos campos, como la medicina, la arqueología, la creación artística, el entrenamiento militar o las simulaciones de vuelo.

Virtualidad

La virtualidad permite (o bien pretende) una ruptura en la relación habitual del sujeto (persona inmersa en el mundo virtual)con las coordenadas espacio-temporales. La simulación del entorno físico puede incorporar patrones de movimiento y velocidad que alteran los parámetros originales de la relación tradicional del sujeto con la realidad física. Nuevos esquemas de interacción entre información, movimiento y comunicación dan cabida a perspectivas cognitivas hasta ahora desconocidas. Por ejemplo, al romperse las barreras físicas primarias, como la gravedad o la solidez de los objetos que rodean al sujeto. Así, en simulaciones de realidad virtual es posible volar, atravesar paredes o respirar bajo el agua, por citar algunas posibilidades iniciales. En síntesis: la realidad virtual permite la generación de entornos que trasgredan las restricciones habituales de espacio-tiempo, lo cual hace posible la generación de movimiento, intercambio y comunicación.

Autores como Pierre Lévy han señalado la existencia de diferentes niveles de virtualidad en su relación con la dimensión (bidimensional/tridimensional) y con la realidad. Estos niveles van desde un continuo que comienza con una menor virtualidad de aquellos aspectos que nos alejan de la realidad o que categorizamos a priori como claramente imaginarios o ilusorios, aumentando con lo bidimensional, hasta las posibilidades que ofrece la tridimensionalidad en su relación de semejanza o analogía con lo real.

Relación realidad/irrealidad

La realidad virtual ha eliminado la frontera existente entre realidad e irrealidad. No se trata en este caso de la imposibilidad de separación entre lo real y aquello que no lo es, sino la difusión de los límites que los separan. La amplia variedad de posibilidades que ésta ofrece, ha facilitado el establecimiento de un estatus de realidad, sustentado fundamentalmente en tres aspectos:

• La realidad virtual es compartida con otras personas. Se centra generalmente en la interacción interpersonal, que a pesar de no producirse en el mismo espacio-tiempo, sí es percibida como un acto colectivo.
• Tiene una estrecha relación con el mundo físico dada su interrelación e influencia mutua. La experiencia en la realidad virtual viene mediada por la experiencia en el mundo real y ésta es influida por lo que allí es experimentado.
• Está interconectada con la producción artística, ya que se convierte en un espacio más de creación con motivaciones estéticas.

La generación de nuevas oportunidades en entornos diversos ha facilitado la existencia de posibilidades emergentes para la reconstrucción de la propia identidad. Los entornos virtuales, y más concretamente la realidad virtual, han generado un espacio de moratoria para la construcción de la identidad sustentada en la creación de más de un yo. La existencia de estas identidades múltiples favorece la experimentación, pudiendo adoptar, potenciar o desestimar aspectos puestos en práctica en estos entornos, en la propia cotidianidad. Se trataría pues de un espacio de interrelación entre los espacios cotidianos y la realidad virtual, en que las propias experiencias en estos entornos producen una mutua influencia, generando una ruptura de las fronteras entre ambos.

Inmersión y navegación

La realidad virtual puede ser de dos tipos: inmersiva y no inmersiva. Los métodos inmersivos de realidad virtual con frecuencia se ligan a un ambiente tridimensional creado por un ordenador, el cual se manipula a través de cascos, guantes u otros dispositivos que capturan la posición y rotación de diferentes partes del cuerpo humano. La realidad virtual no inmersiva también utiliza el ordenador y se vale de medios como el que actualmente nos ofrece Internet, en el cual podemos interactuar en tiempo real con diferentes personas en espacios y ambientes que en realidad no existen sin la necesidad de dispositivos adicionales al ordenador. Nos acercamos en este caso a la navegación, a través de la cual ofrecemos al sujeto la posibilidad de experimentar (moverse, desplazarse, sentir) determinados espacios, mundos, lugares, como si se encontrase en ellos.

La realidad virtual no inmersiva ofrece un nuevo mundo a través de una ventana de escritorio. Este enfoque no inmersivo tiene varias ventajas sobre el enfoque inmersivo como son el bajo costo y fácil y rápida aceptación de los usuarios. Los dispositivos inmersivos son de alto costo y generalmente el usuario prefiere manipular el ambiente virtual por medio de dispositivos familiares como son el teclado y el ratón que por medio de cascos pesados o guantes.

El alto precio de los dispositivos inmersivos ha generalizado el uso de ambientes virtuales fáciles de manipular por medio de dispositivos más sencillos, como es el ejemplo del importante negocio de las videoconsolas o los juegos en los que numerosos usuarios interactúan a través de Internet. Es a través de Internet como nace VRML, que es un estándar para la creación de estos mundos virtuales no inmersivos, que provee un conjunto de primitivas para el modelaje tridimensional y permite dar comportamiento a los objetos y asignar diferentes animaciones que pueden ser activadas por los usuarios.

Por último hay que destacar algunas mejoras que facilitan los sistemas de realidad virtual, en lo que se refiere al tratamiento de enfermedades relativas a problemas de movilidad.

Usos

Educación y formación

A pasos agigantados avanza en el ámbito de la educación, aunque aún queda mucho por hacer. Las posibilidades de la realidad virtual y la educación son infinitas y traen muchas ventajas a los alumnos de todas las edades. Pocos están creando contenido para la educación, ya que toda la atención y avances se están realizando en la industria del entretenimiento, aunque muchos dan por hecho que es lo que viene en el futuro y será una pieza clave en la educación.​

En estudios universitarios esta ya es usada con fines de práctica y para generar experiencia como para diseñar modelos de arquitecturas (ingenierías) o ver algunos sistemas del cuerpo humano (medicina).

Formación o entrenamiento

El uso de la realidad virtual permite entrenar a los profesionales militares en un entorno virtual donde pueden mejorar sus habilidades sin la consecuencia de entrenar en un campo de batalla.

La realidad virtual juega un papel importante en el entrenamiento de combate para los militares. Permite a los reclutas entrenar bajo un ambiente controlado donde responden a diferentes tipos de situaciones de combate. Una realidad virtual totalmente envolvente que utiliza una pantalla montada en la cabeza (HMD), trajes de datos, guante de datos, y el arma de realidad virtual que se utilizan para entrenar en combate. Esta configuración permite que el tiempo de reposición del entrenamiento sea más corto y permite una mayor repetición en un corto período de tiempo. El entorno de entrenamiento es totalmente inmersiva, permite a los soldados entrenar a través de una amplia variedad de terrenos, situaciones y escenarios.

La realidad virtual también se utiliza en la simulación de vuelo para la Fuerza Aérea donde las personas se entrenan para ser pilotos. El simulador se instalaba en la parte superior de un sistema de elevación hidráulico que reacciona a las órdenes y eventos del usuario. Cuando el piloto dirige el avión, el módulo se gira e inclina en para proporcionar retroalimentación háptica. El simulador de vuelo puede variar desde un módulo completamente cerrado a una serie de monitores de ordenador que proporcionan el punto de vista del piloto. Las razones más importantes sobre el uso de simuladores educacionales con un avión real son la reducción de los tiempos de transferencia entre la formación de la tierra y de vuelo real, la seguridad, la economía y la ausencia de contaminación. De la misma manera, las simulaciones de conducción virtuales se utilizan para entrenar a conductores de tanques en los conceptos básicos antes de que se les permita operar el vehículo real. Por último, lo mismo pasa con simuladores de conducción de camiones, en los que los bomberos belgas son entrenados para conducir de una manera que impide el mayor daño posible. A medida que estos conductores poseen menos experiencia que otros conductores de camiones, la formación de realidad virtual les permite compensar esto. En un futuro próximo, se espera que todos los proyectos similares tengan esta capacitación, incluyendo la policía.

Salud

Psicología

En psicología, el uso de la Realidad Virtual ha sido bastante novedoso ya que esta logra que el sujeto ya no se encuentra en una posición pasiva, puede moverse por el entorno e interactuar con él de diferentes maneras logrando que la interacción se haga más íntima y con ello ganar ergonomía.​

Las aplicaciones principales que se han desarrollado hasta el momento tienen que ver con técnicas de exposición empleadas habitualmente para el tratamiento de las fobias Max M. North, Sarah M. North y Joseph K Coble, estos científicos trataron la aerofobia, fobia social, agarofobia pero se ha avanzado también en otros campos como los trastornos alimentarios. También, existen ya numerosas aplicaciones de la realidad virtual para la rehabilitación psíquica y psicomotora.

Un estudio acrofobia es el de Emmelkamp, en el que se compara la eficacia de una intervención mediante realidad virtual con la de un procedimiento de exposición en vivo en pacientes con miedo a las alturas y se realiza un seguimiento de seis meses. Se concluye que ambos procedimientos llevan a resultados similares.

Sin embargo; no todos los estudios han presentado resultados positivos en su tratamiento sobre las fobias, una investigación posterior sobre agorafobia corresponde a Jang, D. ha sido un caso en el que la aplicación de la realidad virtual no ha sido eficaz para reducir síntomas fóbicos, los autores sugierieron que se debió a un grado de inmersión insuficiente.

Medicina

El personal médico se forma a través de realidad virtual para hacer frente a una mayor variedad de lesiones. Un experimento se realizó en dieciséis residentes de cirugía, donde ocho de ellos fue a través de la colecistectomía laparoscópica a través de entrenamiento virtual. Luego salieron 29 % más rápido en la disección de la vesícula biliar que el otro grupo.

Productos

Diversas empresas están trabajando actualmente sobre productos de realidad virtual. Algunos están en fase de desarrollo, otros disponibles comercialmente:

Cascos o gafas

Conocidos también como HMD, se distinguen fundamentalmente dos tipos: los que llevan pantalla incorporada y los que son esencialmente una carcasa destinada a que el usuario introduzca un smartphone.

En cuanto al display, solía utilizarse tecnología LCD, aunque empiezan a aparecer algunos como el Razer OSVR HDK 2, el propio PlayStation VR, o el nuevo Oculus con pantallas OLED. Mientras que algunos HMDs utilizan dos displays LCD (uno para cada ojo), otros optan por un único display con una división en el centro. Algunos tienen unas lentes colocadas entre los ojos y el display, y pueden ajustarse a la distancia de los ojos. Las lentes modifican la imagen para cada ojo, cambiando el ángulo de la imagen 2D de cada display para crear un efecto 3D, simulando las diferencias con las que se ven las cosas con un ojo respecto al otro.​

Otro aspecto importante de los HMDs es el campo de visión. Los seres humanos tenemos un campo de visión horizontal de unos 180º a 220º, en ocasiones más, aunque varía de persona a persona. Esta visión es monocular, es decir sólo es percibida por uno de los dos ojos. El campo de visión percibido por ambos ojos (y que por tanto vemos en 3D) es de unos 114º. Por este motivo, un campo de visión de 360º seria innecesario. La mayoría de HMDs funcionan con un campo de visión de entre 110º y 120º.​​

Por último, hay que destacar dos puntos: los fotogramas por segundo (FPS) y la latencia. Es imprescindible un mínimo de 60 FPS para que el ojo perciba las imágenes de manera natural y no provoque mareo. Todos los HMDs importantes superan este mínimo. El otro punto es la latencia, que ha de ser inferior a 20 ms para que el usuario no experimente una sensación de retraso entre lo que hace y lo que ve.​

- Gafas con pantalla incorporada:

Oculus Rift.

• Oculus Rift: aparato de realidad virtual para usos tanto lúdicos como profesionales, desarrollado por la empresa Oculus VR (adquirida por Facebook por casi 2 000 millones de euros en 2014​). Está en fase de desarrollo pero se puede comprar su modelo experimental. Funciona conectado a un ordenador, donde se ejecuta el software, lo que le permite aprovechar toda la potencia de aquel para su recreación del mundo virtual.
• Playstation VR: conocido también como Morpheus, es un casco de realidad virtual actualmente en desarrollo por Sony. Está diseñado para ser plenamente funcional con la consola Playstation 4 y Playstation 4 Pro. Puesta en venta el 13 de octubre del 2016.
• Microsoft HoloLens: gafas de realidad aumentada y realidad mixta en desarrollo por Microsoft dentro de su plataforma Windows Holographic. Presentadas al público en 2015. A diferencia de otras, llevan incorporado su propio hardware de procesado y su sistema operativo (Windows), por lo que son independientes de cualquier aparato externo. Utiliza su propia plataforma que se ha bautizado Windows Holographic, la cual fue abierta a otros fabricantes a principio de junio de 2016.
• HTC Vive: proyecto conjunto de Valve Corporation y HTC, actualmente en desarrollo, de un HMD con una resolución anunciada de 1080x1200 para cada ojo, tasa de refresco de 90 Hz, y más de 70 sensores de posición y orientación. Forma parte del proyecto SteamVR de Valve.
• StarVR: desarrolladas por Starbreeze Studios y compatibles con el sistema abierto SteamVR. Destacan por su amplio campo de visión (210º) al utilizar dos pantallas de 2560 x 1440, una para cada ojo.
• FOVE VR: poseen la peculiaridad de incorporar seguimiento del ojo (seguimiento ocular), lo que permite cosas como enfocar la imagen de acuerdo con el lugar adonde se mira, o nuevas formas de interacción visual.

- Carcasas o gafas de RV móvil:

Un Google Cardboard, $5 Kit

• Samsung Gear VR: aparato de realidad virtual desarrollado por Samsung en colaboración con Oculus VR. A diferencia del Oculus Rift, no incluye pantalla, sino que es mayormente una carcasa con algunos botones y un sensor avanzado de movimiento, concebida para colocar en ella un teléfono de la propia Samsung que hará las funciones de pantalla y de procesador informático.
• Google Daydream: plataforma de realidad virtual desarrollada por Google. Sera lanzado en Noviembre de 2016 y estará disponible solo para dispositivos certificados. Primeros servicios presentados son Google Street View o una experiencia de cine​.
• Google Cardboard: carcasa de cartón destinada a poder experimentar la realidad virtual a nivel doméstico colocando en ella un smartphone de cualquier marca.​​
• Carcasas de plástico y otros materiales: con una funcionalidad similar a las Google Cardboard, existen numerosas carcasas de otros fabricantes, tanto en cartón (los modelos más baratos) como en plástico. Ejemplos de esto último son las Homido, Durovis Dive, CrossColor, Lakento, Zeiss VR One, y un largo etcétera.

- Modelos antiguos:

• Virtual Boy: consola lanzada por Nintendo en 1995 que incluía unas gafas monocromas que reproducían un entorno 3D, precursora por tanto de la realidad virtual. Su fracaso comercial la hizo desaparecer del mercado al año siguiente de su lanzamiento.
• Forte VFX1: fue un HMD lanzado al mercado en 1995. Se conectaba a un PC y ofrecía imagen estereoscópica con seguimiento de cabeza en 3 ejes y una resolución de 263x230 píxeles.
• eMagin Z800 3DVisor: HMD fabricado a partir de 2005, con dos pantallas OLED de 800x600 píxeles, que estaba destinado principalmente al visionado de imágenes 3D o para su uso como monitor portátil, aunque incorporaba también sensores de movimiento que hacían posible usarlas con juegos FPS.​

Guantes

• Gloveone: dispositivo háptico de realidad virtual desarrollado por NeuroDigital Technologies. Es un guante que permite recibir sensaciones hápticas mediante diez actuadores dispuestos estratégicamente en las yemas de los dedos y la palma de la mano con la finalidad de hacer llegar al usuario la sensación de tener o sentir un objeto en su propia mano. Gloveone además proporciona seguimiento de manos y dedos por sí mismo, aunque es 100 % compatible con Leap Motion, Intel RealSense. Permite interactuar con objetos mostrados en la pantalla de un ordenador o con HMD como Oculus Rift, Samsung Gear VR, HTC Vive o OSVR.​
• PowerClaw: Interfaz que estimula la piel, logrando desarrollar el sentido del tacto. El dispositivo tiene la funcionalidad de generar la sensación de calor, frío, vibración y rugosidad. Este sistema cuenta con una integración directa con el Oculus Rift y Leap Motion.

Periféricos

Plataforma omnidireccional Cybertih Virtualizer, en la Gamescom 2013.

• Virtuix Omni: accesorio periférico para el Oculus Rift, consistente en una plataforma omnidireccional sobre la que el usuario puede caminar sin moverse del sitio.
• Cyberith Virtualizer: otra plataforma omnidireccional, similar a la anterior, desarrollada por una empresa austriaca.
• Leap Motion: accesorio consistente en un sensor que percibe a distancia los movimientos de la mano, convirtiéndola así en un dispositivo de entrada (un controlador).
• STEM System: sistema para la detección inalámbrica de los movimientos corporales, desarrollado por la empresa Sixense. Supone una ampliación sobre el controlador Razer Hydra, del mismo fabricante.
• PrioVR: similar en funcionalidad al anterior, se ocupa de trasladar al entorno virtual los movimientos corporales del usuario.

Otros sistemas

• Sistemas CAVE (cave automatic virtual environment): son una tecnología que crea un entorno de realidad virtual en una habitación con forma de cubo, en cuyas paredes se proyectan las imágenes. El usuario, situado en el centro del cubo, observa las imágenes a su alrededor con unas gafas 3D para tener sensación de profundidad. El sonido se genera con altavoces situados en distintos puntos de la habitación. Estos sistemas existen desde los años 1990.

Software y contenidos

Junto a los productos de hardware recién mencionados, diversas empresas están elaborando software y contenidos, con las herramientas disponibles para ello, para ser disfrutados a través de los dispositivos de realidad virtual. Algunos que se pueden destacar son:

• Demos (entornos para explorar): Tuscany Dive, Riftcoaster, Proyecto Evil Dead, Cmoar Roller Coaster VR
• Videojuegos: Elite: Dangerous, Alien Isolation, EVE Valkyrie, Hardcode VR, Lamper VR, Anshar Wars 2, Land's End, House of Terror VR...; así como mods de juegos clásicos adaptados a RV: Team Fortress 2, Half-Life 2, Richard Burns Rally, Quake VR...
• Vídeo: vídeos 360 y aplicaciones para verlos (Youtube, Within, Cineveo, CineVR...).
• Educación: Space Engine, Expeditions
• Turismo virtual: VR Cities, Sites in VR
• Artes plásticas: Inception VR
• Medicina

Problemas identificados por los consumidores

Frobes identifica cuatro problemas a evitar en los próximos productos de VR​:

• Necesidad de conectar las gafas a un PC - introducción de un móvil es importante
• Precio demasiado alto para la mayoría de la gente
• Falta contenido para justifiar la compra
• Cascos muy pesados - llevados un tiempo limitado

Técnicas de realidad virtual

Es necesario aplicar una serie de técnicas para que el usuario tenga sensación de realidad. Las más importantes son el seguimiento de cabeza, de movimiento y ocular.

Seguimiento de cabeza

El seguimiento de cabeza permite a una aplicación reconocer los movimientos de cabeza del usuario, y realizar un desplazamiento de la imagen cuando éste mueve la cabeza en cualquier dirección. Para realizar este seguimiento se utilizan unos acelerómetros, giroscopios y magnetómetros incorporados en los HMDs. Además, cada compañía utiliza una técnica propia para determinar la posición de la cabeza.​

El Oculus Rift utiliza su propio sistema llamado Constellation Tracking System. Consiste una serie de 20 LEDs infrarrojas colocadas alrededor del headset formando un patrón reconocible y un sensor. El sensor va captando fotogramas y analizando la posición de todos los ledes, permitiendo así el seguimiento.​

Algo parecido es lo que usa PlayStation VR, excepto que son solo 9 LEDS. La desventaja del PSVR es que ha de ajustarse con la cámara cada vez que una persona de diferente estatura (por ejemplo) lo utiliza. Además, la PlayStation Camera, necesaria para poderlo utilizar, ha de estar bastante cerca del usuario para funcionar bien. De hecho, Sony recomienda que se utilice el PSVR sentado, a aproximadamente 1.5 metros de la cámara y con espacio suficiente para realizar algunos movimientos ligeros. De hecho, a partir de esta distancia el rendimiento disminuye, y Sony no garantiza que la cámara detecte correctamente el movimiento a partir de los 9.8 pies (unos 3 metros). ​​

El método que utiliza el HTC Vive es bastante más novedoso. Se trata de un sistema de seguimiento llamado Lighthouse, desarrollado por HTC y Valve. No requiere de ninguna cámara, y el HMD no emite luz. El sistema consiste en dos cajas que se colocan en la pared con un ángulo de 90º.

Después hay que determinar el tamaño de la sala. Éstas cajas contienen unas LED y dos emisores de láseres, uno horizontal y uno vertical. Por otro lado, el HMD y los dos mandos (son necesarios dos para poder determinar la posición de ambas manos y brazos) disponen de sensores que captan la luz y los láseres emitidos por las cajas. Las LEDs se iluminan y los dispositivos receptores empiezan a contar. Uno de los dos láseres emite un barrido por toda la sala. Los dispositivos detectan que sensores han sido alcanzados por el barrido y cuánto tiempo ha pasado desde el flash de las LEDs y utilizan esta información para calcular su posición respecto a las cajas. Al acercarte demasiado a un muro, una cuadrícula translúcida aparece avisando de que estás cerca de una pared real. Todo esto con un jitter (la imprecisión de las mediciones cuando el objeto está inmóvil) de tan solo 0.3 mm.​ ​

Rastreo de movimiento

El seguimiento o rastreo de movimiento es una extensión del seguimiento de cabeza, pero permitiendo reconocer otro tipo de movimientos, como el de las extremidades. Este terreno no está tan avanzado como el anterior aunque las grandes compañías están enfocando su interés en él.​

Aparte del prometedor y ya mencionado Lighthouse de Valve existen otras opciones, por ejemplo el Leap Motion Orion. Éste es un sistema extremadamente preciso de seguimiento de las manos. Detecta todos los movimientos de los dedos y las articulaciones incluso sobre entornos difusos y con niveles variables de luz. Aún tiene algunas desventajas, como el hecho de que has de estar mirando tus manos para que el sistema las detecte. Otro problema, no exclusivo de Orion, es la falta de algo tangible en las manos. En la vida real, cuando entramos en contacto con algo, nuestro sentido del tacto se activa y lo sentimos. En la realidad virtual en cambio, nuestras manos están vacías y por tanto no tenemos forma de saber si estamos sujetando el objeto de la manera que queremos, o la fuerza que estamos aplicando sobre él. Los desarrolladores están intentando suplir esta falta de respuesta táctil mediante señales auditivas que indiquen cuándo y cómo entramos en contacto con un objeto, pero la sensación no es la misma.​ ​

La alternativa de Oculus es el Oculus Touch, un sistema de input que consiste en dos mandos sujetos a las manos por las muñecas, que pretenden hacer sentir al usuario que está usando sus propias manos. Cada uno de estos dos controles tiene forma de medialuna y dispone de dos botones, un mando analógico y un gatillo análogico, además de un mecanismo denominado disparador de mano, que replica la sensación de disparar un arma. Touch también hace uso del Constellation Tracking System y a diferencia de Leap Motion Orion, sí que dispone de respuesta táctil. Los mandos además disponen de unos sensores que permiten detectar una serie de poses como señalar o alzar el pulgar. La desventaja de Touch respecto a Orion es que, a pesar de ser muy avanzado, no deja de ser un mando y por tanto queda lejos de la libertad de movimiento que ofrece este último.​​

También cabe destacar la contribución de la empresa española NeuroDigital Technologies con su GloveOne. Es un guante que pretende dar al usuario ese feedback táctil tan deseado. Actualmente no dispone de sistema de seguimiento, así que se vale de un Leap Motion para ello, pero permite al usuario percibir el peso, la forma, el volumen y la textura de los objetos con los que interactúa. Para ello se vale de unos sensores situados cerca del pulgar, índice y los dedos centrales, además de la palma de la mano. Además, contiene 10 actuadores distribuidos entre la palma y las puntas de los dedos. Cada uno de ellos vibra de manera individual, con distintas frecuencias e intensidades, reproduciendo de manera precisa las sensaciones del tacto.​​

Existen otros sistemas de rastreo de movimiento, como trajes, controles por voz o incluso cintas de correr como Virtuix Omni, que permiten al usuario explorar grandes distancias caminando (o corriendo).​

Seguimiento ocular

Se trata de una tecnología que las principales compañías no han incorporado aún, pero que está presente en el HMD FOVE VR. Este HMD incorpora unos sensores infrarrojos interiores que captan los movimientos del ojo. Esto permite un abanico de opciones que van desde replicar los movimientos de tus ojos en tu avatar virtual, hasta provocar reacciones de otros personajes según la manera en la que los miras. Lo que es más impresionante es el realismo que ofrece el seguimiento ocular.

En la vida real, los ojos tienen un punto de enfoque central, mientras que el resto está desenfocado. Esto es muy difícil de replicar, lo que provoca un exceso de enfoque en los sistemas de otras compañías, que reduce la sensación de inmersión. El seguimiento ocular soluciona este problema, permitiendo enfocar solo aquello que el usuario está observando. Además, podría dar lugar a hipotéticas optimizaciones: la aplicación podría gastar sus recursos en un renderizado de alta calidad de los objetos que están en el campo de visión del usuario, aplicando pocos recursos para todo aquello que está desenfocado en ese momento. Esta tecnología requiere no obstante de pantallas de alta resolución, ya que el punto enfocado por el usuario debería ser lo más realista posible. El exceso de enfoque de los otros sistemas puede producir mareo por movimiento, algo que el seguimiento ocular también podría evitar.​​

Problemas de la realidad virtual

Problemas físicos

Una de las mayores dificultades de la realidad virtual es conseguir que el usuario sienta una sensación de inmersión sin sentir náuseas, mareo, etc. Experimentar estos síntomas al utilizar realidad virtual es conocido como mareos de realidad virtual y es similar al clásico mareo por movimiento, o al mareo que experimentan los pilotos en los simuladores. La percepción de estos síntomas depende también de la persona. Para algunos, el vómito aparece a los pocos minutos, mientras que otros pueden disfrutar de la realidad virtual durante horas sin ninguna consecuencia.

El problema reside en un desajuste entre el sistema vestibular (los líquidos y fluidos en las cavidades del interior del oído, que envían información al cerebro sobre la dirección, los ángulos, etc.) y el sistema visual.​

Causas

Estos efectos secundarios de la realidad virtual tienen distintas causas. Los desarrolladores intentan perfeccionar sus sistemas para evitarlas o combatirlas de la mejor manera posible.

Latencia

Cuanto mayor es el retraso entre las acciones del usuario y la representación de las mismas en la pantalla, mayor es el desajuste entre los sistemas vestibular y visual, y por tanto mayor es la sensación de náuseas y mareo.​

La latencia común en los videojuegos, entre que el usuario pulsa un botón y se actualizan los píxeles es de como mínimo 50 ms, y la mayoría de las veces es superior. Es importante no confundir este retraso con tiempo entre que un usuario pulsa un botón y la acción se lleva a cabo. Esta latencia es inferior, es la actualización de lo que se ve en pantalla lo que tarda al menos 50 ms.

Esto no es ni de lejos suficiente para la realidad virtual, que requiere una latencia de 20 ms mínimo para que el usuario no experimente un retraso. De hecho, la mayoría de expertos creen que el límite es aún más bajo, situado en los 15 o incluso los 7 ms. Oculus Rift está ahora mismo, bajo condiciones óptimas, entre 30 y 40 ms.

El proceso de renderizar la imagen consiste en que el sistema de seguimiento ha de determinar la posición y orientación exactas del HMD, la aplicación ha de renderizar la escena, el hardware ha de transferir la escena renderizada a la pantalla del HMD y ésta ha empezar a emitir fotones para cada píxel.

El primer paso, el seguimiento tarda entre 10 y 15 ms cuando se trata de seguimiento óptico, lo que ya de por sí es demasiado. El seguimiento mediante acelerómetros es mucho más rápido con una latencia de 1 ms o menos, pero es poco preciso y se desvía mucho.

Uno de los principales problemas es que las pantallas de 60 Hz, por ejemplo, ya introducen un retardo de unos 15 o 16 ms en la renderización. Este valor es dependiente de la CPU y la GPU, pero suele encontrarse en ese rango excepto para aplicaciones antiguas, que requieran un rendering primitivo.

Finalmente, el hardware transfiere la escena renderizada a la pantalla del HMD. Para la mayoría de sistemas basados en scan, esto supone un delay de unos 16 ms en el caso peor (asumiendo pantallas de 60 Hz).

Asumiendo que la imagen se transmite de manera inmediata, es decir, que los fotones empiezan a emitirse de instantáneamente al llegar, la suma de las latencias mencionadas anteriormente es muy superior a los 20 ms y está a una distancia abismal de los 7 ms deseados.

Es posible utilizar sistemas de predicción para mover la posición de las imágenes al lugar correcto. Funciona bastante bien en general pero da resultados terribles cuando se producen movimientos bruscos.

Las soluciones pasarían por reducir los tiempos de seguimiento, renderizado y transferencia, lo que implicaría severos cambios en el hardware. ​

Duplicación de imágenes y la persistencia

Otro inconveniente importante es el judder o duplicación de imágenes. Se trata de una combinación de dos fenómenos, el emborronamiento de imágenes y la estroboscopia. El emborronamiento o smearing es un desenfoque de movimiento presente en realidad virtual. El strobing o estroboscopia, en cambio, consiste en la percepción de múltiples copias de una imagen al mismo tiempo, haciendo que parezca que no hay movimiento entre ellas. La unión de estos dos fenómenos constituyen las duplicaciones de imágenes.

El judder producennormalmente mareos y todos los síntomas relacionados. Se trata por tanto de algo a evitar. Una de las causas del judder es el hecho de que los píxeles se muevan a través de la retina mientras están encendidos (lo que produce smearing). La solución obvia para la duplicación de imágenes es un incremento de la tasa de fotogramas. El problema reside en que para evitarlo por completo, sería necesario una tasa de fotogramas de entre 300 y 1000 FPS, algo demasiado alejado de la realidad. Por tanto, aunque la solución es obvia, es también totalmente imposible debido a limitaciones tecnológicas.

La otra solución tiene que ver con la persistencia. La mayoría de pantallas tienen persistencia completa, de manera que los píxeles siempre se mantienen encendidos. El nivel de emborronamiento no depende de en qué fracción de un fotograma estén los píxeles encendidos, sino del tiempo total en el que lo están. Es por esto que una tasa de fotogramas de unos 1000 FPS sería ideal con persistencia completa, ya que el tiempo sería de tan solo 1ms.

Como esta tasa de fotogramas es actualmente inalcanzable debemos utilizar baja persistencia para conseguir el mismo resultado. Con una persistencia nula (o casi nula), se elimina el desplazamiento de píxeles encendidos a través de la retina, ya que éstos se mantienen encendidos por muy poco tiempo. Así, se elimina el componente de emborronamiento en la duplicación de imágenes. No obstante, la baja persistencia también tiene desventajas.

Utilizar pantallas con baja persistencia, mientras que disminuye el emborronamiento, puede incrementar la estroboscopia. De hecho, el propio emborronamiento oculta bastante la estroboscopia. Al disminuir el primero utilizando pantallas de baja persistencia, se manifiesta más claramente el segundo. No obstante este problema no es tan grave. El motivo es que en la imagen que el ojo esté enfocando no se producirá estroboscopia, ya que el propio ojo al seguirla lo evitará, porque los mismos píxeles irán al mismo punto de la retina en cada fotograma. Si bien en el resto de la imagen si que se producirá este efecto, no será tan apreciable ya que estará fuera de enfoque. ​​​

Otros problemas

Además de estos impedimentos tecnológicos, la realidad virtual se enfrenta a otros problemas.

En primer lugar, aunque los efectos a corto plazo no van más allá de mareo y vómitos, nadie sabe con certeza cómo puede afectar el uso continuado de realidad virtual a una persona, ni física ni mentalmente.

Por otra parte, los costes del equipo necesario son todavía demasiado altos para el usuario de a pie. Un HMD de alta calidad está alrededor de los 600 €, y además hay que tener en cuenta el precio de un dispositivo (ordenador o consola) capaz de ejecutar las aplicaciones satisfactoriamente.

Finalmente, la realidad virtual necesita generar beneficios para ser viable. Actualmente la mayor parte del público interesado son los jugadores, pero es necesario a atraer a más sectores de manera más amplia para sobrevivir económicamente.​​

Tecnoética realidad virtual

Como toda tecnología es difícil definir los límites de lo bueno y lo malo, la realidad virtual si bien no es algo nuevo, cada día es más masiva por el boom de la era digital, específicamente por el constante uso que se está dando en el mundo de los videojuegos, esto hace que tales dispositivos se produzcan a nivel industrial, bajando los costos llegando a más hogares a nivel global, dejando en las manos de los usuarios la ética de usar estos nuevos dispositivos, sin educar en profundidad los beneficios o prejuicios que adjunta esta tecnología.

Las únicas recomendaciones vienen en los manuales de los videojuegos, que aunque cada año van avanzando en sus especificaciones, solo se refieren a advertencias básicas de salud, y no a sus complejas consecuencias que puede traer la tecnología de realidad virtual. Un ejemplo claro es el siguiente: se utilizó la aplicación de realidad virtual en niños para entrenar sus habilidades en cruzar una calle y resultó ser bastante exitoso. Sin embargo, algunos estudiantes con trastornos del espectro autista después de dicho entrenamiento fueron incapaces de distinguir realidad virtual de la real. Como resultado, en este caso, puede resultar bastante peligroso; esto cita la complejidad de la innovación, la diversidad y procesos que hoy por hoy se dan por adquiridos teniendo una pobre difusión del uso de estas tecnologías.

Para entender sobre la ética de estas tecnologías, primero hay que comenzar a entender cual es el sentido, significados y políticas que esconden. ¿Pueden ser las tecnologías neutras?, ¿tiene la tecnología valor en sí misma?, ¿quiénes pueden dar valores a la tecnología? y ¿qué valores le asignamos a la tecnología? La realidad virtual debe tomarse con mucho cuidado, ya que no todos somos usuarios normales (entiéndase normales por usar la tecnología sin malas consecuencias).

Sobre la realidad virtual, existe una interpretación de la ética en los usuarios, esta se denomina como tecnoética, que se define como un campo interdisciplinario que se ocupa de estudiar los aspectos éticos y morales de la tecnología. Busca el uso ético de la tecnología y guía los principios del desarrollo y aplicación de ésta para el beneficio de la sociedad.

La tecnoética en este caso debería ayudar a esclarecer quienes sí pueden utilizar la realidad virtual sin consecuencias hacía su salud, también controlar en el caso de los videojuegos a las personas que practican videojuegos de guerra, sobre todo por los atentado civiles que se han visto durante esta época, ya que estas prácticas virtuales dotan a simples civiles de técnicas de disparo, visión y planificación estratégica para cometer delitos perjudicando a la sociedad y poniendo en peligro a la policía incluso, al verse enfrentada de delincuentes cada vez mejor preparados gracias a la realidad virtual.

Sobre la tecnología hay 3 visiones muy definidas que se contradicen y que a la vez funcionan dependiendo el contexto o grupo de personas. Por ejemplo Carroll W. Pursell​ nos dice que la tecnología es un medio y no un fin. Melvin Kransberg nos dice que la tecnología no es buena ni mala, pero tampoco es neutral y Jacques Ellul nos dice que no importa cómo se utilice, tiene de por sí consecuencias negativas o positivas. De ahí la importancia de legislar sin el ánimo de frenar la innovación la realidad virtual, ir adquiriendo datos, feedback de cada dispositivo y usos, ya sean militares, en videojuegos, medicina, etc.

En la tecnología podemos observar distintas corrientes, que pueden ser Determinista: las cuales nos determinan, nos digan cómo vivimos nuestras vidas como pasa en el fragmento de un mundo feliz, también puede ser constructivista: donde la sociedad va transformando la tecnología, y ella es la que hilarando sus significados o un enfoque sistémico: donde observamos que la tecnología forma una tecnosfera, así como nos rodea la biosfera por ejemplo, la problemática de la tecnoética ha ido transformándose a través del tiempo, apegada a la contingencia tecnológica, en un principio ligada a la industrialización, infraestructura y colonialismo, pero después estas discusiones fueron evolucionando a mediados del siglo xx, con temas como la eugenesia, experimentos médicos y bioética, computadoras/automatización, exploración espacial, uso de energía atómica y softpower.

Actualmente la discusión se centra en la piratería, copyright y cibercrimen, proyecto genoma humano, privacidad vs seguridad, periodismo ciudadano, democracia efectiva y educación. Las discusiones futuras que están comenzando, son sobre la inteligencia artificial, vida extraplanetaria, longevidad, transhumanismo, este tipo de discusiones culturales nos harán comprender y aceptar nuevas tecnologías, y estas transformaciones culturales deben tener reflexiones adecuadas sobre que aceptemos y que no de las tecnologías.

Un ejemplo al respecto es la robótica, Isaac Asimov,​ un científico y escritor reflexiona sobre las 3 leyes de la robótica.

1. Un robot no puede hacer daño a un ser humano o, por inacción permitir que un humano sufra daño.
2. Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos, excepto si estas órdenes entrasen en conflicto con la primera ley
3. Un robot debe proteger su propia existencia en la medida en que esta protección no entre en conflicto con la primera y segunda ley.

Todo esto nos dice que en cada decisión tecnológica debemos discutir cuales son los valores en juego. en este caso qué valores nos entregará la realidad virtual ahora y en el futuro con las próximas aplicaciones de desarrolladores, los futuros dispositivos y legislaciones que ayudarán a nuestra sociedad para que siga creciendo para todos y por todos.

Véase también

• Hiperrealidad
• Cibercultura
• Conocimiento situado
• Realidad aumentada
• Universo holográfico
• Tecnoética

Enlaces externos

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Bibliografía

• Gálvez Mozo, A. (2004) Posicionamientos y puestas en pantalla. Un análisis de la producción de sociabilidad en los entornos virtuales. Barcelona: UAB.
• Turkle, S. (1997) La vida en la pantalla. La construcción de la identidad en la era de internet. Barcelona: Paidós.