Realidad Virtual vs. Realidad Aumentada - tech

Realidad Virtual vs. Realidad Aumentada - tech

Realidad Virtual vs. Realidad Aumentada,
Una Introducción
Leonardo Antezana P.
Jalasoft
[email protected]
“Reality is merely an illusion, albeit a very persistent one.”
(La realidad es meramente una ilusión, aunque una muy
persistente.)
Albert Einstein
SINOPSIS
La Realidad Virtual y la Realidad Aumentada están hechas de
componentes de Hardware y Software, ideas y conceptos.
Representaciones de lo que nos rodea, o quisiéramos que nos
rodee, que pueden ser el portal a una nueva Era, o cajas de
Pandora que será difícil volver a cerrar. Años de inversión,
investigación, desarrollo y pruebas finalmente están
rindiendo fruto a través de la presentación al público de las
primeras versiones de la tecnología que podría muy bien
ayudarnos a llegar más lejos hacia el futuro o terminar de
revolver y confundir nuestra identidad como cultura(s), como
civilización, como seres humanos.
Términos Destacados
Realidad Virtual, Realidad Aumentada, Realidad Mediada,
Gafas-VR, HoloLens, Google Glass, Oculus Rift.
1. EL LARGO CAMINO
Sin bien la idea de Realidad Virtual se la puede considerar
omnipresente en la ciencia-ficción es recién desde
aproximadamente el 2010 que la idea empieza a tomar fuerza
gracias a la propuesta de un par de empresas, y
emprendedores[1]. La presentación de prototipos de GafasVR abre un mundo de posibilidades y opciones que sólo las
considerábamos viables dentro de nuestra imaginación o en
un futuro lejano. Lo que hace aún más atractiva a la potencial
oferta es que una de las premisas con las que están trabajando
las diferentes entidades es sacar un producto bueno a costos
asequibles.
Tras hacerse conocido el anuncio de que tecnología VR
estaba en desarrollo, no tomo mucho tiempo para que otro
grupo decidiera presentar un producto alternativo que,
aunque va por la misma línea que el VR, se enfoca en otros
aspectos. Si bien el Google Glass (la versión para
desarrolladores sale en Febrero 2013[6]) no fue promovido
como tal éste no deja de ser otra cosa que un medio para
proporcionar Realidad Aumentada. Sin embargo, al producto
al que me refiero es el HoloLens de Microsoft (introducido
en Enero de 2015 [2]).
Se puede ver a la AR y la VR como los dos extremos de una
evolución tecnológica que en más de un sentido opera sobre
la misma línea. La AR está al extremo izquierdo con un
enfoque en la Extensión de nuestra realidad, en el otro
tenemos a la VR y su enfoque es la Inmersión en realidades
alternativas o artificiales --si así se lo prefiere. Ambos
comparten la característica de ofrecer Interactividad con el
entorno que extienden o en el que nos sumergimos.
Es posible imaginar un modelo de lo más simplista en el que
el eje horizontal es la Interactividad, y al punto medio aquel
en que la oferta AR se convierte en VR. Podemos decir que
hoy, el nivel de nuestra tecnología nos permite estar en el
nivel 1, o un poco más de Realidad Aumentada, y el 51 o un
poco más de Realidad Virtual. Lo bueno es que el impulso
que tanto la evolución de la tecnología como el interés del
mercado les están dando nos asegura que no tardaremos en
ver cosas que ni la ciencia-ficción logro imaginar.
2. CONCEPTOS
2.1. ¿Qué es Realidad Virtual?
“una simulación tridimensional generada por
computadora de una imagen o entorno con el cual
una persona puede interactuar de una forma
aparentemente real o física utilizando equipo
electrónico especial, tal como Gafas-VR o guantes
con sensores” (Google)
Ilustración 1: AR y VR, su eje común la Interactividad.
2.2. ¿Qué es Realidad Aumentada?
“una tecnología que superpone una imagen
generada por computadora sobre la visión del
mundo real de un usuario, proveyendo así una vista
compuesta” (Google)
“AR es una vista directa o indirecta en vivo de un
entorno físico del mundo real cuyos elementos son
aumentados (o complementados) por entradas
generadas por computadora tales como sonido,
gráficos o datos GPS. Ésta relacionado al concepto
más general de Realidad Mediada, en el cual una
vista de la realidad es modificada por una
computadora (probablemente disminuida en vez de
aumentada).” (Wikipedia)
2.3. Algo Sobre las Similitudes y Diferencias
La Virtual Reality Society pone las cosas claras en cuanto a
diferencias cuando dice que “la realidad virtual reemplaza a
lo real con lo artificial mientras que la realidad aumentada
mejora lo real con lo artificial”[20].
3. DE DONDE & COMO
Considerando que la aventura real apenas empieza es
inevitable que la historia como tal de la VR y la AR sea por
demás corta. Intentos previos a la actual Etapa no faltan pero
su importancia es reducida en comparación a lo que nos está
tocando vivir. Todavía es un poco temprano para hablar de
una Era cuando ni estamos seguros que son tecnologías que
están para quedarse o sólo una moda pasajera. Quizás un
primer paso en pos de crear inmersión lo dan los juegos en
primera persona (FPS, First Person Shooters), con
Wolvenstein 3D (1992) de id Software como el abuelo de
todos (por más que el que tuvo mayor presencia fuera Doom
poco tiempo después, 1993).
En monitores grandes, o en modalidad pantalla-ancha
(widescreen), y en semi-penumbra la perspectiva de un
Shooter puede absorber si bien no alcanza a lograr inmersión
duradera, en particular porque en cuanto giramos la cabeza
perdemos todo el punto de vista y la ilusión de estar en el
juego. Sin embargo, todo el seguimiento instintivo que se
logra con los ojos y el control del ratón/teclado permiten casi
llegar a tener la impresión de que “estamos ahí”, en particular
con juegos de toque realista y/o que atrapan (System Shock 2,
Deus Ex, S.T.A.L.K.E.R.).
Si algo han hecho los FPS durante el último cuarto de siglo
es empujar la evolución de las tarjetas gráficas, y los GPU
(Unidad Procesadora de Gráficos, Graphic Processing Unit),
a extremos impensables. No tanto para ofrecer más
interactividad pero si para incrementar el realismo visual y el
nivel de detalle de las imágenes. Hemos llegado al punto en
que para notar diferencia entre generaciones de Hardware hay
que fijarse en el manejo bruto de datos y resoluciones. Lo
bueno de todo esto es que como corolario la tecnología llega
al punto en que es posible desarrollar Gafas-VR sin que
cueste el presupuesto de un país.
Otro detalle que vale destacar de los nuevos GPU es que se
han vuelto núcleos universales de procesamiento masivo,
usualmente denominados Shader Cores[31], esto los hace
más multipropósito y programables que antes. De ahí viene
que las tarjetas de vídeo actuales sirven también para mucho
más que generar y dar efectos a gráficos poligonales, tal el
caso de los sistemas de simulación de física como el
PhysX[9, 10] (ahora de Nvidia) y el Havok (de Intel, ahora
de Microsoft[11]), o para armar súper-computadoras[28, 29,
30] de procesamiento bruto de números que cuestan millones
de veces menos que una Cray. Esto se traduce en un chip
capaz de procesar imágenes, agregarle efectos visuales y/o
hacer miles de millones de cálculos por segundo.
Oculus y su proyecto Rift VR, ahora una más de las ofertas
en Gafas-VR, es el primero en retomar el concepto y tratar de
implementarlo con el nuevo Hardware. La idea y el potencial
de la tecnología fue atrayendo a muchas mentes famosas
como la de John Carmack[12, 13], uno de los fundadores de
id Software, no mucho después Facebook decide adquirir la
compañía[14] y proveerles del capital para seguir la
investigación y empezar a sacar productos reales a precios
asequibles.
Tras la adquisición de Oculus pareciera que algo hizo click
en la industria de los vídeo juegos y de los electrónicos en
general, los gadgets, como que sintieron que estaban a punto
de perderse de una –posible– revolución importante y
repentinamente todo el mundo tenía algún producto en la
línea de las Gafas-VR, desde Sony asociado a su marca
PlayStation[15, 16] a HTC con su HTC Vive[17, 18, 19].
Un poco en paralelo el departamento de investigación de
Google empieza a hablarnos del Google Glass, que es
introducido como una pequeña pantalla que se adhiere a los
lentes y que nos permite visualizar objetos del Smartphone
sin tener que sacarlo del bolsillo. En una de las últimas
presentaciones –versión– del producto como que su enfoque
y aplicaciones terminan apuntando más hacia AR que un
simple reflejo o extensión de las actividades del celular.
Mientras la mayor parte de las empresas ponen su esfuerzo en
VR, Microsoft nos introduce en silencio y con mucha
expectativa a su HoloLens. Al principio pareciera que no
difiere mucho de lo que era la norma pero tras un par de
vídeos y artículos que explican mejor su enfoque y uso,
resulta diametralmente opuesto y, quizás, mucho más viable y
práctico –a corto plazo– que los intentos VR presentados
hasta el momento.
Hoy no se puede decir que VR o AR sean tan cotidianos
como se esperaba hace una década, menos que la tecnología
esté disponible y distribuida al nivel que muchos auguraban.
Sin embargo, hay un impulso que está ahí, como las
aplicaciones de Smartphone que crean realidad virtual
aprovechando gafas de sujeción de cartón que semejan a las
de VR (Google cardboard) y Apps que presentan algunas de
las posibilidades.
Algo seguro es que, por ahora, ambos temas se han puesto de
moda. En los últimos meses el número de Shooters en Steam
que repentinamente tienen enfoque VR se han multiplicado
bastante, y tras el éxito de Pokemon Go el término Realidad
Aumentada se ha vuelto algo más popular, si bien todavía su
uso no es, del todo, dentro el contexto correcto o las
condiciones de funcionalidad apropiadas.
4. VR, ¿COMO FUNCIONA?
El concepto básico es bastante sencillo. Se trata de una
extensión de lo que apreciamos en Shooters que aprovecha de
dos pantallas LCD, la proximidad de la imagen a los ojos y
de ciertos efectos de compensación
para crear una
perspectiva estereoscópica tridimensional que nos sigue a
todo lado gracias a que llevamos puestas las Gafas-VR, o el
accesorio apropiado. Un término común para éste tipo de
periférico (o aparato electrónico, para ser más generales) es
HMD, Head Mounted Display.
Es aquí donde las nuevas tecnologías de GPU se tornan
cruciales; para mantener realismo, y por la cercanía a los
ojos, la presentación de cuadros por segundo tiene que ser de
por lo menos 60 fps (frames per second). Si es más, mejor.
En esta misma línea, mientras mayor la resolución de las
pantallas, mientras más foto-realista se vea todo, mejor será
la –ilusión de– inmersión.
Cherry Trail SoC que incluye CPU y GPU, que trabaja en
conjunto con una Unidad Holográfica de Procesamiento
(HPU, Holographic Processing Unit) cuya arquitectura es
propietaria de Microsoft[2].
6. CULTURA & SOCIEDAD, ENTRE
ABSTRACCIONES
Otra tecnología que entra en juego es el rastreo de la posición
de la cabeza. Trabajando con seis ángulos de libertad (6DoF,
six degress of freedom) ésta permite calcular donde estamos
mirando, o donde estamos posicionados, en el mundo virtual.
Casi es como extender la interfaz de un FPS a algo más
cercano y envolvente, cambiar el movimiento del ratón por el
de la cabeza/ojos y otros periféricos para el avance y
retroceso.
Es inevitable confundir entre VR y AR dependiendo el
contexto y el nivel tecnológico en uso, en especial a medida
que nos acercamos al centro de la Ilustración 1. No son pocas
las novelas y los filmes de ciencia ficción que aprovechan de
éste detalle para tenernos confundidos y darle un monumental
giro a nuestra percepción en el momento adecuado. Películas
como The Thirteenth Floor (1999) y la novela Turing
Evolved (por David Kitson, 2014) son algunos ejemplos que
se me vienen a la mente.
Tecnologías complementarias permiten rastrear el
movimiento de manos, para simular su presencia en el mundo
virtual. Audífonos para crear mejor inmersión mediante
sonidos envolventes. Y, algo nuevo que viene, rastreo de los
ojos para poder crear una mejor representación de la
profundidad de campo. Es decir, volver borroso el horizonte
hacia el cual no tenemos la vista enfocada o está muy
distante.
La facilidad con que es posible confundir Realidad con noRealidad dependiendo el contexto, la personalidad, y lo
acostumbrado que cada individuo esté con la tecnología es
también algo que vale la pena tener en cuenta. Un ejemplo
sobre el tema lo es la película The Lawnmower Man (1992).
En ella podemos apreciar tanto lo positivo como lo negativo,
en potencia, de estas tecnologías nacientes.
5. AR, ¿COMO FUNCIONA?
La Realidad Aumentada también hace uso de un HMD pero
en vez de crear un mundo simulado, crea imágenes, objetos y
entornos generados por computadora superpuestos sobre el
mundo real. El usuario nunca pierde la noción, o no debería,
de en donde se encuentra.
Gran mayoría de los Smartphones modernos tienen toda la
capacidad de procesamiento requerida para ofrecer cierto
nivel de AR. Con sus GPS, cámaras, software de
reconocimiento y procesadores capaces pueden saber dónde
se encuentran y crear extensiones visuales generadas sobre
los objetos a los que se tiene enfocados.
Clave para la AR, según la Virtual Reality Society, es lograr
esa integración entre la realidad y los gráficos generados por
computadora, aparte de que tienen que ser realistas y tener
algún beneficio útil para el usuario[20].
Para lograr esa relación entre lo real y lo artificial son dos los
enfoques más comunes. Un primer enfoque es el uso de
señales (markers), tales como código QR o figuras, que la
aplicación reconoce como el punto sobre el cual actuar. El
segundo enfoque es por ubicación (location), el App o
programa reconoce donde se encuentra y presenta sus
respectivas extensiones visuales (por ejemplo, como lo hace
Pokémon Go).
Ejemplos de tecnología son el Google Glass y el HoloLens
con éste último siendo lo mejor con lo que podemos
encontrarnos. Por ahora la oferta “se reduce” a una
proyección de lo generado por computadora sobre una
pantalla semitransparente delante de los ojos que crea el
efecto de superposición con el entorno real que nos rodea.
En el caso del HoloLens podemos hablar de bastante
Hardware complementario, como audífonos integrados, una
unidad de medición de inercia (IMU, inertia measuring unit)
que incluye un acelerómetro, giroscopio y magnetómetro,
una cámara de profundidad, una cámara fotográfica de 2.4
megapíxeles, un conjunto de cuatro micrófonos y un sensor
de luz de ambiente. En cuanto a procesadores tiene un Intel
De igual manera podemos hablar de la noción filosófica de
Realidad. ¿Es nuestro mundo real, o simplemente estamos en
una simulación ultra avanzada? ¿Qué es realidad, el resultado
de la interpretación de nuestro alrededor por nuestro cerebro,
según como lo aprecian nuestros sentidos? The Matrix, Tron
y Tron: Legacy, entre otras películas, exploran el tema con
cierta profundidad. Una novela independiente sobre éste tema
es Cyberdrome (por Joseph Rhea y David Rhea, 2008). La
reciente Trascendence (2014) con Johnny Depp lo hace desde
una perspectiva diferente a la usual, enfocándose en la mente
en vez del cuerpo, pero bajo la misma idea.
Un detalle sumamente importante en todas las presentaciones
tecnológicas actuales, que damos por sentado y que
ignoramos por el Hardware que tenemos en frente, es el rol
que la mente humana juega en todo esto. La oferta VR y AR
que existe acaban más como complementos electrónicos a
trucos de ilusionistas donde el verdadero proceso de crear la
realidad alternativa o la extensión a la nuestra lo ejecuta
nuestro cerebro, ¿nuestra mente? No por nada se suele decir
que los sueños son la mejor simulación; con la oferta en la
película Inception (2010, con Leonardo DiCaprio) llevando
las cosas casi al límite de lo imaginable.
Obviamente no todo es buenas noticias, hay mucho que se
desconoce de los efectos secundarios, tanto físicos como
psicológicos, que el uso de equipo VR o AR puede causar.
Son artefactos tecnológicos que apenas están empezando a
salir al mercado. Recién en Octubre puede que el PlayStation
VR se convierta en las Gafas-VR de mayor uso. Por ahora no
hay mucho que hacer, a lo máximo prestar atención a los
cuidados recomendados por los fabricantes, y dejar
prevalecer al sentido común como cree Sarah Sharples[21,
22].
7. HOY, MAÑANA & MÁS ALLÁ
En lo que a presencia en el mundo real concierne diría que
AR va ganando, no tanto por su evolución como por los usos
que se le ha dado y que recientemente se está considerando a
manera de extensiones a la realidad que nos rodea. Algunas
pantallas que se sobreponen en aviones caza de combate, los
famosos HUDs (Heads Up Display), califican. En Iron Man
(2008), cuando se pone a diseñar su traje, podemos ver un
uso para el cual el HoloLens estaría calificado si bien en la
película trabajaría con otra tecnología. Gafas de visión
infrarroja o nocturna también extienden nuestra realidad.
Basta que abstraigamos el concepto de Realidad Virtual y lo
combinemos con el tema de las simulaciones para entender el
alcance de los usos que podrá tener. La idea de ser parte del
mundo artificial que se ha creado es algo que va desde lo
puramente lúdico a lo educativo pasando por todo lo que
podamos imaginar. Entre las primeras aplicaciones está el
apreciar lo que se quiere construir desde el interior en vez de
sólo visualizarlo y esperar a que resulte como lo imaginamos.
Por las demostraciones que se ve en vídeos el tema AR
también está listo para ayudar en la construcción; a manera
de complemento de herramientas CAD (Computer Assisted
Design) no creo que tenga igual. Luego están los usos
educativos y los inevitables lúdicos, como el ahora
mundialmente famoso Pokémon Go.
En las diferentes exposiciones de TechZone podrán apreciar
ambas tecnologías en acción. Dos equipos nos muestran el
potencial del HoloLens desde diferentes visiones y
aprovechando distintas herramientas. Otros nos exponen el
presente y futuro de la VR a través la diversidad de sus
aplicaciones, desde la medicina al entretenimiento, pasando
por lo educativo.
7.1. ¿Dónde nos encontramos con la
tecnología actual?
El desarrollo de los productos que hoy podemos ver
disponibles lleva décadas avanzando y mejorando. Recién
éste año, y un poco del anterior, que dio inicio su verdadera
presentación y venta al público interesado. Tanto el apartado
Hardware como el Software están en plena evolución,
problemas como el mareo con las Gafas-VR, el cansancio del
cuello y/o la vista son detalles que se va solucionando sobre
la marcha.
Lo positivo de todo esto es que la tecnología detrás de los
GPU puede aprovechar de la necesidad de más cálculos en
paralelo y mayor resolución gráfica, requeridos por VR y AR
para seguir avanzando y buscando nuevas arquitecturas y
soluciones que consuman menos energía y generen menos
calor. El HoloLens aprovecha de un arquitectura denominada
Holographic Processing Unit (HPU) para tener disponible
aún mayor poder de procesamiento[2].
Ahora bien, dependiendo cómo acepte el público las entregas
actuales puede que el ciclo en curso no resulte tan bueno pero
si va servir para avanzar las ideas, arquitecturas, diseños y
conceptos que se tiene para una siguiente iteración
tecnológica, tanto del Software como el Hardware. La
posibilidad de lograr cierto nivel de ambos, VR y AR, con
Smartphones y accesorios de bajo costo, y la rápida
evolución de los SoC (Sistema en un Circuito, System on a
Chip) en general, puede que resulte como el inesperado
impulso para que el presente avance al futuro más rápido.
7.2. ¿Dónde nos vemos con la tecnología de
un futuro cercano?
Si hablamos de una evolución manteniendo la actual
tendencia de procesadores más pequeños, arquitecturas más
capaces, un cada vez menor consumo de energía y
producción de calor, no veo sorpresas mayores pero si un
ritmo de mejora constante que quizá de un par de saltos con
los nuevos métodos de producción de circuitos integrados
que se está investigando.
Todo apunta a presentaciones cada vez más ergonómicas y
funcionales de VR y AR, con las debidas extensiones al
Software. Sin olvidar la reducción de costos y una oferta
mucho más variada de opciones en el mercado. Una de las
mayores quejas hoy es el peso de los aparatos al igual que la
corta duración de su batería.
Una tecnología que, si sale de los laboratorios, podría
revolucionar todo y dar un giro completo a nuestro concepto
de Realidad Virtual y Realidad Aumentada son los
hologramas. Aquí si entraríamos en el espectro de
posibilidades demostrados con el Danger Room de los X-Men
o el Holodeck de Star Trek. Esto es, la opción de no sólo
interactuar naturalmente con entornos artificiales pero estar
en ellos, captarlos con todos nuestros sentidos, manipularlos
al igual que a nuestra Realidad Cero.
7.3. ¿Qué experiencias y advertencias nos
ofrece la Ciencia-Ficción?
Un problema que no requiere ni de AR ni de VR para surgir
es cómo mucha gente se deja absorber por mundos simulados
y realidades alternativas con tal de no enfrentar aquella
“física” y “real”. Lo que se torna en un detalle con potencial
peligroso y crítico al momento de acercarnos cada vez más a
la posibilidad de realmente adentrarnos en “otros mundos”,
“otras realidades” o vivir una vida en una “realidad”
extendida que sin los extras tecnológicos que la
complementan puede resultar hasta “falsa” para gran cantidad
de “usuarios”.
El tradicional y clásico dilema que enfrenta Hamlet entre
“Ser y no Ser” adquiere un sentido mucho más abstracto,
mucho más subjetivo y con un grado mayor de riesgo cuando
hablamos de tener acceso a simulaciones y extensiones que
nos ofrecen mundos completamente diferentes y que cuando
logremos tener control sobre los mismos permitirán a los
usuarios crear cosas de ensueño poniendo a la mente en
peligro de perder la noción de cuál es aquella Realidad Cero
en la que se nació y de la cual nos estamos distanciando. Un
posible escenario lo vemos en Inception pero no mediante
tecnología sino la propia mente.
El magnate e inventor Elon Musk (Tesla Motors) comentó
(el tono de la entrevista deja entender que quería evitar la
pregunta pero el interlocutor insistía) en una conferencia de
tecnología[23], no hace mucho, en California, que la
probabilidad de que estemos en “una realidad base” es “una
en billones”. Respondiendo con “probablemente” a la
pregunta de si su comentario implica que él cree que ya
estemos viviendo en la simulación de un vídeo juego.
8. CONCLUSIONES
Realidad Virtual y Realidad Aumentada tecnologías similares
pero no lo mismo. La primera nos permite adentrarnos en lo
artificial, ser parte de la imaginación. La segunda agrega
elementos a nuestra realidad, la complementa, la extiende,
nos permite interactuar con ellos, hacerlos parte de la rutina
diaria y lo cotidiano.
Las diversas tecnologías que las hacen posibles están hoy en
pleno proceso de re-enfocar su evolución durante la próxima
década. Se las necesita más capaces, con arquitecturas de
procesamiento más general, que consuman menos energía,
que generen menos calor. Sensores integrados, mejor
reconocimiento de imágenes y voz. Todo esto es lo esperado,
lo mínimo que va llegar, queda claro que las cosas serán
mucho más interesantes.
Considerando que de momento los productos disponibles
están más en una fase prototipo, o apenas empezando a ser
comprendidos en todo su potencial, es indiscutible que sus
aplicaciones y utilidad prácticamente no tienen límites
definidos. Aquí, sí resulta que la imaginación es la frontera.
La única duda que realmente queda es si la cultura, la
sociedad y nuestra civilización en general están listas para los
nuevos desafíos que VR y AR traen consigo. VR es como una
puerta a otras dimensiones, la entrada a nuevos mundos y
universos. AR extiende nuestra realidad solapando encima
una artificial, funcional, multipropósito que se acomoda a
necesidades y/o caprichos. La duda queda, lo que viene es
inevitable.
9. AGRADECIMIENTOS
Agradecimientos van a todo el equipo de TechZone por su
iniciativa y esfuerzo, y a toda la gente de Jala por ser una
continua fuente de inspiración para siempre seguir adelante.
10. REFERENCIAS
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https://en.wikipedia.org/wiki/Oculus_VR.
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[6] “Google Glass”. Wikipedia =
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https://www.engadget.com/2013/08/07/oculus-rift-johncarmack-cto/.
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http://www.cnet.com/products/sony-playstation-vr/.
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