Realidad virtual

INTELIGENCIA ARTIFICIAL
SEMINARIO
Tema: REALIDAD VIRTUAL
Alumnas: Aranda, Daniela; Dri, Alicia Graciela; Sánchez, Mariela
10/11/2014
INSTITUTO SUPERIOR DE FORMACIÓN DOCENTE Dr “Ramón J. Cárcano”
PROFESORADO PARA LA EDUCACIÓN SECUNDARIA DE INFORMÁTICA.

Introducción
La tecnología ha progresado más rápido que nuestra habilidad para siquiera imaginar que vamos a hacer con ella, no solo al de la informática sino también a los de diversidad de áreas como la medicina, la arquitectura, la educación y la ingeniería entre otros.
En el presente trabajo nos enfocaremos en los diversos tipos e usos sobre la Realidad Virtual, que por medio de la recopilación de información, facilite la compresión de este tema, ya que el mismo es interesante y atractivo pero su difusión es limitada. Es una herramienta importante que puede ser utilizada para mejorar y/o facilitar la vida Humana.

Realidad Virtual
La realidad virtual se podría definir como un sistema informático que genera en tiempo real representaciones de la realidad, que de hecho no son más que ilusiones ya que se trata de una realidad perceptiva sin ningún soporte físico y que únicamente se da en el interior de los ordenadores. La simulación que hace la realidad virtual se puede referir a escenas virtuales, creando un mundo virtual que sólo existe en el ordenador de lugares u objetos que existen en la realidad. También permite capturar la voluntad implícita del usuario en sus movimientos naturales proyectándolos en el mundo virtual que estamos generando, proyectando en el mundo virtual movimientos reales. Además, también nos permite hundirnos completamente en un mundo virtual, desconectando los sentidos completamente de la realidad teniendo la sensación la persona que está dentro de que la realidad corresponde en el mundo virtual.
Historia de la realidad virtual:
Todo esto de la realidad virtual comenzó a finales de los 70´s como material para una clase de aviación en el departamento de defensa de los Estados Unidos, para hacer simulaciones de vuelo, practicando y no arriesgando vidas.
Después de esto en 1982 Scott Fisher fue considerado uno de los "Padres Fundadores" de la realidad virtual y en 1985 él creó el visiocasco más avanzado en la Nasa Ames Center. Por todas partes empiezan a surgir equipos de desarrollo trabajando en lo que era la tecnología de la realidad virtual, y se empiezan a ver los primeros resultados comerciales:
1980: La Compañía StereoGraphics hace las gafas de visión estéreo.
1982: Thomas Zimmerman patenta un Electro guante que inventó mientras investigaba sobre cómo controlar con la mano un instrumento musical virtual.

1987: La compañía Inglesa Dimensión Internacional desarrolla un Software de construcción de mundos tridimensionales sobre P.C.
1988: Scott Foster inventa un dispositivo para la generación de sonido tridimensional.
1989: ATARI saca al mercado la primera máquina de galería de vídeo juegos con tecnología 3D. En ese mismo año Autodesk presenta su primer sistema de realidad virtual para P.C.
A partir de aquí entramos de lleno a la carrera comercial los sistemas de realidad virtual comienzan a popularizarse y muchos productos empiezan a invadir el mercado, en forma paralela se crea un cierto movimiento cultural conocido como el Cyberpunk. La estética y la temática del cyberpunk han llegado en los últimos años a la televisión y al cine, quizás los mejores ejemplos son "El hombre del jardín" y "BladeRuner"
Los primeros albores de la Realidad Virtual pueden remontarse, según algunos autores, a distintas épocas, pero uno de los precedentes más claros es la industria del cine. Desde siempre la cinematografía ha intentado crear formatos de imagen y sonido que hiciesen creer al espectador que se encontraba formando parte de la escena. De este intento han surgido tecnologías como el Cinemascope o el más moderno Omnimax, así como sistemas de sonido del tipo del Dolby Surround.
A comienzos de los 70 se empezó a investigar cómo hacer más fácil el entendimiento hombre - computadora, para mejorar el rendimiento y obtener toda la potencia de estas máquinas, ya que mientras la capacidad y velocidad de los ordenadores aumentaba vertiginosamente, nuestra habilidad para comunicarnos con ellos, permanecía limitada por interfaces inadecuados.
También por esta época se comenzaron a apreciar las grandes ventajas de entrenar a pilotos de aviación en simuladores, en lugar de emplear auténticos aviones: menores costes, reducción de tiempo y mejora del aprendizaje, además del consiguiente y obvio nivel de seguridad que impone la práctica virtual.
Tipos de realidad virtual
En cuanto a los tipos, esta puede subdividirse de modos diversos:
REALIDAD VIRTUAL INMERSIVA
Se consigue una inmersión total mediante periféricos (cascos de realidad virtual, gafas, posicionadores, HDM...), hasta el punto de desaparecer el mundo real.

REALIDAD VIRTUAL SEMIINMERSIVA
Interactuamos con el mundo virtual, pero sin estar sumergidos en el mismo, por ejemplo a través de un monitor. Este tipo de RV es muy común en videojuegos en la actualidad ya que no requiere ningún hardware especial.
REALIDAD VIRTUAL NO INMERSIVA
La realidad virtual no inmersiva es aquella que se crea cuando el participante explora diversos ambientes haciendo uso de los dispositivos de hardware comunes: Mouse, monitor, tarjeta de sonido y bocinas.
INDIVIDUAL O COMPARTIDA
HUMANO-MAQUINA
Únicamente puede interaccionar una persona por mundo virtual. Ejemplo de este tipo de RV serian los videojuegos no multijugador, Cines 3d, etc...
HUMANOS-MAQUINA
Es posible que más de una persona comparta el mismo mundo virtual e interacción al mismo tiempo con el mismo y/o entre ellos.

Tomando en cuenta las características básicas los Tipos de Realidad existentes virtuales tenemos:
 Cabina de Simulación
 Realidad Proyectada
 Realidad Aumentada
 Telepresencia
 Realidad Virtual de Escritorio
 Ventanas Acopladas Visualmente
Cabina de Simulación
El ejemplo más común de este tipo de simulador es la cabina para el entrenamiento de aviadores. Generalmente la cabina recrea el interior del dispositivo o máquina que se desea simular. (Un carro, un avión, un tanque, etc.), Las ventanas de la misma se reemplazan por pantallas de computadoras de alta resolución, además existen bocinas estereofónicas que brindan el sonido ambiental y puede estar colocada fija o sobre ejes móviles. El programa está diseñado para responder en tiempo real a los estímulos que el usuario le envía por medio de los controles dentro de las cabinas.

Realidad Proyectada
En este tipo de Realidad Virtual una imagen en movimiento del usuario es proyectada junto con otras imágenes en una pantalla extensa donde el usuario puede del verse a sí mismo como si estuviese en la escena. En esencia los usuarios se miran ellos mismos como proyectados hacia el mundo virtual. Los usuarios pueden pintar diseños de colores en el aire, o hacer cualquier movimiento que el sistema reacciona en tiempo real. Un ejemplo actual de este tipo de Realidad virtual de los escenarios virtuales que se utilizan en ciertos programas de televisión.
Realidad Aumentada
Esta sí Logra cuando una persona escoge fiarse del mundo real como línea de referencia, Pero utiliza visores transparentes u otros medios inmersivos para aumentar La Realidad, superponiendo esquemas, diagramas, textos, referencias, etcétera. Como ejemplo la Boeing está explorando la posibilidad de utilizar este sistema es la ingeniería de los aeroplanos, De tal suerte de que sus técnicos e ingenieros no tengan que irse a ver manual para resolver problema, pues el sistema de realidad aumentada les mostraría el los diagramas esquemáticos o las listas de Las partes del aeroplano, sin que el operario tenga que moverse de su silla.
Programa de Realidad Aumentada Wikitude en el móvil G1 (Android)
Telepresencia
Termino creado Por Marvin Minsky significa Presencia Remota, Es Un medio que proporciona a la persona la sensación de estarfísicamente en otro lugar, Por medio de una escena creada por computadora. Es una experiencia psicológica que ocurre cuando la Tecnología de simulación funciona lo suficientemente bien de como párrafo convencer al usuario de que esta en mundo virtual.

Realidad Virtual de Escritorio
Tablero de Realidad Virtual es Una subinstalación del tradicional Sistema de Realidad virtual. En Lugar de utilizar cascos para mostrar La Información visual utiliza el monitor grande de computadora o Sistema de Proyección. Algunos Sistemas de Este Tipo permiten al usuario ver Una imagen de tres Dimensiones en sus Información monitores, Pero utilizando lentes ojos de cristal y Pantalla de LCD o Pantallas de Cristal Líquido.
Ventanas acopladas visualmente
Esta es la Clase de Sistema de Inmersión que se asocia más a menudo con la Realidad virtual. Este Sistema se basa en colocar las muestras directamente en frente del usuario, y Conectando los movimientos de la cabeza con La imagen mostrada. Para lograr mayor acople, la Inmersión se logra con casco de la (HMD) estereofónico, que posee sensores de posición y orientado, que informan a la máquina, la posición del usuario en todo momento, además de indicarle hacia donde está mirando.
CARACTERISTICAS DE LA REALIDAD VIRTUAL
En primer lugar es inversiva, coloca al usuario en el interior del mundo creado por la computadora y éste se puede mover ahí, ver hacia arriba, abajo, derecha o izquierda como en el mundo real. También es interactiva, lo que permite al usuario manipular los objetos del universo virtual e interactuar con sus habitantes. Y a diferencia de otras tecnologías como la animación la Realidad Virtual es en tiempo real, esto significa que lo que pasa se calcula exactamente en ese momento. Permitiendo una libertad y realismo, que no puede dar la animación.
La Realidad Virtual es en tiempo real, interactivo e inversivo. Trata de utilizar la mayor cantidad de sentidos para crear la sensación de inmersión.
Se toman como características básicas de un sistema de realidad virtual las siguientes:
Interacción: Nos da a entender que el mundo virtual y sus objetos o personajes reaccionan a las acciones del usuario y de ellos mismos. El usuario a su vez reacciona a ellos.

Rasgos que permiten al usuario manipular el curso de la acción dentro de una aplicación de realidad virtual, permitiendo que el sistema responda a los estímulos de la persona que lo utiliza; creando interdependencia entre ellos. Existen dos aspectos únicos de interacción en un mundo virtual. El primero de ellos es la navegación, que es la habilidad del usuario para moverse independientemente alrededor del mundo. Las restricciones para este aspecto las coloca el inventor del software, que permite varios grados de libertad, si se puede volar o no, caminar, nadar, etcétera.
El otro punto importante de la navegación es el posicionamiento del punto de vistas del usuario. El usuario se puede mirar a sí mismo (a través de los ojos de alguien más), o puede moverse a través de cualquier aplicación observando desde varios puntos de vista.
El otro aspecto de la interacción es la dinámica del ambiente, que no es más que las reglas de cómo los componentes del mundo virtual interactúan con el usuario para intercambiar energía o información.
Inmersión: La inmersión es el proceso por medio del cual el usuario cree que está formando parte de la experiencia virtual, es lo que crea la sensación de "estar ahí".
Esta palabra significa bloquear toda distracción y enfocarse selectivamente solo en la información u operación sobre la cual se trabaja. Posee dos atributos importantes, el primero de ellos es su habilidad para enfocar la atención del usuario, y el segundo es que convierte una base de datos en experiencias, estimulando de esta manera el sistema natural de aprendizaje humano (las experiencias personales).
Tridimensionalidad: Esta es una característica básica para cualquier sistema llamado de realidad virtual, tiene que ver directamente con la manipulación de los sentidos del usuario, principalmente la visión, para dar forma a el espacio virtual; los componentes del mundo virtual se muestran al usuario en las tres dimensiones del mundo real, en el sentido del espacio que ocupan, y los sonidos tienen efectos estereofónicos (direccionalidad).
Tiempo Real: significa que la computadora hace todos los cálculos necesarios y presenta una imagen nueva cada 30 segundos como mínimo, esto hace que los requerimientos computacionales sean grandes.

Equipos utilizados para la realidad virtual
Para visión
La realidad virtual en el área de la visión trabaja básicamente con dos tipos de implementos: cascos y boom, este último es un equipo que consiste en un brazo mecánico que sostiene un display a través del cual al girarlo se puede observar el entorno del mundo virtual en el cual se está; debido a que su peso es soportado por el brazo mecánico y no por el usuario, como ocurre con el casco, este puede ser un equipo de mayor complejidad y contenido electrónico, lo cual se traduce en ventajas tales como la obtención de una mejor solución. A continuación presentamos algunas características de estos equipos.
Visión estereoscópica: Es la sensación de ver una determinada imagen en 3 dimensiones, esto se logra haciendo una representación igual para cada ojo de la imagen que se va a observar, estas representaciones son posteriormente proyectadas desde un mismo plano y separadas una distancia que está determinada por la distancia a la cual se encuentra el observador del plano de las imágenes. Desde este punto de vista, también existen equipos de visión monocular a través de los cuales se visualizan los objetos en la forma habitual.
Binoculares: Son equipos que constan de una pantalla individual para cada ojo, para el funcionamiento de la visión estereoscópica, es necesario tener un equipo que tenga esta característica; para equipos de visión monoscópica esta característica es opcional. Así mismo, también existen equipos monoculares, los cuales constan de una sola pantalla para ambos ojos.
Para interactuar
En la actualidad la realidad virtual está haciendo uso de guantes y vestidos como medio para interactuar en un ambiente virtual, para lograr esto, estos dispositivos se comportan inicialmente como dispositivos de entrada que le permiten al computador conocer la ubicación del usuario dentro del ambiente virtual, así mismo, le permiten al

usuario ubicarse en el medio e interactuar con él y en algunos casos recibir ciertos estímulos donde estos dispositivos se convierten en dispositivos de salida. Algunas sensaciones o estímulos que se pueden recibir son:
Sensación de estar sosteniendo un objeto que se ha cogido dentro del ambiente virtual, esto se logra gracias a unas almohadillas que se inflan en el guante y dan la sensación de percibir un peso. También se puede llegar a percibir la rugosidad y forma propias de objetos situados en el interior del ambiente virtual, lo cual se logra gracias a que algunos dispositivos tienen partes de aleaciones con memoria que tras variaciones en la temperatura toman formas que se les han practicado con anterioridad.
Para audición
Los audífonos son el equipo básico empleado para escuchar los sonidos propios de un ambiente virtual. A continuación se presentan algunas variantes de estos equipos:
Audífonos convencionales: Son los audífonos de uso más corriente, a través de estos se escucha el sonido simulado de los objetos sin identificar auditivamente el punto de ubicación del mismo.
Convolvotrón: Estos audífonos además de simular el sonido propio de los objetos, simulan la ubicación de los mismos dentro del ambiente virtual.
Niveles de Tecnología de Realidad Virtual
En la práctica de Realidad Virtual, muchos dispositivos de hardware son utilizados. La tecnología utilizada en Realidad Virtual puede ser clasificada en cuatro categorías o niveles:

Nivel de Entrada
Es el que utiliza un computador personal o estación de trabajo, e implementa un sistema "Windowon a World", es decir, la representación del mundo a través de la pantalla, como si se tuviera una "ventana al mundo"
Nivel Básico
Cuando se agrega unas ampliaciones básicas de interacción (guante o Mouse 3D) y visión (Gafas estereoscópicas) Nivel Avanzado El siguiente paso en la tecnología de Realidad Virtual es un mejor despliegue de las gráficas y mejor manejo de información de entrada. Esto generalmente se logra con aceleradores de gráficas, e incorporación de procesadores en paralelo.
Nivel Inmersivo
En este nivel, se han agregado al sistema de Realidad Virtual dispositivos más inmersivos, que le añaden realismo: HMD, Boom, feedback táctil...
Elementos básicos de la realidad virtual:
El Visiocasco: (El usuario se lo coloca en la cabeza)
Este Visiocasco te impide lo que te rodea. Poniéndote una pantalla en cada ojo. Las imágenes que aparecen en las dos pantallas son ligeramente diferentes, de forma que el efecto es que el usuario puede ver un relieve.
Un mando con botones:
Apretando el botón se desplazará en la dirección en la que en ese momento esté mirando. *Un sensor de posición (está en el visiocasco) para identificar dónde está viendo, el cual está conectado a la unidad de control, mide tu posición.
Tanto el visiocasco como el mando de control están conectados a una computadora.
Mecanismos básicos de la realidad virtual:
Existen cinco mecanismos habitualmente empleados en las aplicaciones de la realidad virtual. Estos son:
-Gráficos tridimensionales (3D).

-Técnicas de estereoscopia: Esta técnica permite al usuario no solo percibir las claves de la profundidad, sino además ver la imagen en relieve. Esto se debe a que la imagen que percibe cada ojo es algo distinta lo que le permite al cerebro comparar las dos imágenes y deducir, a partir de las diferencias relativas:
-Simulación de comportamiento: La simulación en el mundo virtual no está pre calculada la evolución, ésta se va calculando en tiempo real.
-Facilidades de navegación: Es el dispositivo de control, que te permite indicar lo que quieres navegación, esto o realiza a través de un joystick o de las teclas de control del computador o también se puede cuando mueves la cabeza, en ese momento el sistema detecta el hecho y desplaza la imagen de la pantalla.
-Técnicas de inmersión: Consisten en aislarte de los estímulos del mundo real, al quedar privado de sensaciones procedentes del mundo real, pierdes la referencia con la cual puedes comparar las sensaciones que el mundo virtual produce.
Dispositivos:
Dispositivos de entrada:
Dispositivos de seguimiento/rastreo (trackers)
Están presentes en todos los sistemas de realidad virtual. Dan información al ordenador sobre la posición y orientación del usuario (o alguna parte de su cuerpo: mano, cabeza...).
Se pueden destacar varias características comunes a todos ellos:

Los 6 grados de libertad
6 DOF (6 Degrees Of Freedom): son capaces de detectar 6 grados de libertad, es decir que detectan la posición mediante las coordenadas (x, y, z) y un grado de giro (orientación) en cada uno de los ejes: yaw, pitch, roll.
Latencia: tiempo transcurrido entre que se produce un cambio en la posición y/o orientación del objeto y el momento en que se informa al motor de realidad virtual de este cambio. Si este tiempo es lo suficientemente pequeño, no será perceptible para el usuario.
Precisión: diferencia entre la posición real del objeto y la que proporciona el sistema de seguimiento.
Repetibilidad: número de medidas que proporciona el tracker cuando el objeto se encuentra en reposo.
Resolución: magnitud del mínimo cambio detectable por el sistema de seguimiento.
Tasa de medida: número de medidas por unidad de tiempo que el sistema de seguimiento proporciona al ordenador.

Ruido: variaciones en las medidas de la posición del objeto cuando este se encuentra quieto.
Sistema outside-in

Sistema inside-out
En general los trackers están compuestos por un dispositivo que genera la señal, un sensor que la recoge y una unidad de control y la procesa y la envía al ordenador. En algunos sistemas de seguimiento, llamados inside-out, los emisores se encuentran repartidos en puntos fijos del entorno virtual, mientras que los sensores se sitúan en el usuario. También existen sistemas outside-in, en los que son los emisores los que lleva el usuario y los receptores se encuentran en el entorno.

Podemos encontrar distintos tipos de sistemas de rastreo en el mundo de la realidad virtual:
Trackers Mecánicos: están basados en una conexión física entre el objetivo del seguimiento y un punto fijo. Normalmente el objeto sobre el cual queremos medir su posición y orientación se encuentra en el extremo de un brazo articulado. Estos sistemas proporcionan una latencia muy pequeña, pero tienen el inconveniente de la limitada movilidad y el peso, que los hace menos manejables.
Trackers Electromagnéticos: estos sistemas miden los campos magnéticos generados por un transmisor fijo para averiguar la posición de un objeto receptor. Para ello hacen uso de la triangulación, empleando 3 emisores y un número variable de receptores. Normalmente proporcionan tiempos de latencia muy bajos, pero como contrapartida, son sensibles a verse interferidos por cualquier objeto que pueda crear un campo magnético.
Tracker ultrasónico de Logitech
Trackers Ultrasónicos: utilizan ultrasonido producido por un transmisor fijo para determinar la posición y orientación del elemento receptor. Están basados en triangulación: existen tres emisores de sonido fijos y en el receptor, que es triangular, se encuentran 3 micrófonos. Al igual que los magnéticos, se pueden ver afectados por la interferencia de otros sistemas que utilicen ultrasonido. Además, suelen proporcionar un ratio de actualización bastante baja.
Trackers Ópticos: se sirven de la luz para conocer la orientación y posición del objeto. Frente a los anteriores sistemas, este proporciona un mayor ratio de actualización y latencia menor. El emisor suele consistir en una serie de LED's infrarrojos y los sensores son cámaras repartidas por el entorno que detectan infrarrojos. Estos sistemas pueden verse afectados por la luz del ambiente u otra radiación infrarroja, y requieres que haya suficiente luz y cámaras alrededor del escenario donde se encuentra el objeto a seguir.

Este tipo de seguimiento es el que se emplea por ejemplo en la Wii, cuyo mando está dotado de una cámara para captar la radiación infrarroja enviada por los diez LED's que se encuentran en la consola. Así, mediante triangulación es posible obtener la posición y rotación del mando.
Trackers Inerciales: usan las propiedades físicas asociadas al movimiento para detectar la aceleración (mediante acelerómetros de 3 ejes que calculan el vector aceleración) y la rotación (mediante giroscopios de 3 ejes) de los objetos y así conocer

su posición y orientación. Hay una variedad de trackers inerciales que utiliza también magnetómetros para medir el campo magnético terrestre, y reúne la información de los 3 dispositivos para calcular la posición del objeto con mayor exactitud. La principal ventaja de este tipo de sistemas de seguimiento es que son independientes: no necesitan ningún tipo de fuente o referencia externa para funcionar. Además, pueden crearse trackers inerciales muy pequeños usando técnicas de fabricación de semiconductores, lo cual es otra ventaja añadida. También su baja latencia (normalmente inferior a los 2 ms.) es un factor que los hace muy útiles.
Un ejemplo de ello es el mando de la consola Wii (Wii Remote), que funciona gracias a un acelerómetro multieje, o el Wii MotionPlus, un accesorio para este mando que contiene un giroscopio multieje para mejorar el seguimiento (la orientación sobre todo) del objeto (el usuario en este caso).
Guantes
Desde los inicios de la realidad virtual, los guantes han jugado un papel muy importante, ya que permiten al usuario interactuar con el mundo virtual que están observando. Existen distintos tipos de guantes (DataGlove, PowerGlove, CyberGlove...), aunque todos ellos están orientado a este mismo objetivo: permitir al usuario manipular objetos del mundo virtual.

El primer guante comercializado, y uno de los más usados es el DataGlove, creado por Zimmerman (VPL Research) para usar conjuntamente con el HMD diseñado por JaronLanier. Usa la fibra óptica para medir la flexión de los dedos: se emite un haz de luz en un extremo, y un sensor (diodo fotoeléctrico) detectará la intensidad en el otro extremo, que será diferente en función de la posición y flexión de los dedos. Estos guantes deben de ser calibrados para cada usuario antes de su uso para conseguir un funcionamiento correcto.
El CyberGlove (Immersion Co.) emplea una tecnología diferente para conocer la flexión de los dedos, ya que en lugar de utilizar fibra óptica emplea pequeños sensores magnéticos (entre 18 y 22 por mano) que se localizan en la articulación de cada dedo y permiten medir la distancia entre ellos.

El PowerGlove no fue diseñado inicialmente para el mundo de la realidad virtual, ya que fue desarrollado por Nintendo, aunque por su reducido coste en comparación con el DataGlove y el CyberGlove, fue rápidamente incluido en sistemas RV. Este tipo de guantes utiliza un material cuya resistencia eléctrica es variable (normalmente tinta de carbón) para medir la flexión de los dedos: al apretarlos, el carbón se contrae y disminuye su resistencia. También está dotado de trackers ultrasónicos (2 micrófonos en el guante y 3 emisores en el monitor) que mediante triangulación, como ya se ha explicado anteriormente, permiten calcular la orientación de la mano (aunque no pueden detectar el pitch, ya que solo hay 2 emisores). Aunque son mucho menos precisos que los guantes anteriores, gracias a su menor precio son muy usados.

Para lograr mayor precisión se usan DHM (Dexterous Hand Master), que es como un exoesqueleto, ya que utiliza un sistema de seguimiento completamente mecánico: todos los sensores de los dedos están conectados a la máquina a través de cables, lo cual, por supuesto, lo hace mucho menos manejable y limita más el movimiento.
Dispositivos de entrada/salida
HMD (Head MountedDisplay)
Los HMD (head-mounted displays, textualmente: pantallas montadas sobre la cabeza) fueron los primeros dispositivos capaces de proporcionar una experiencia virtual totalmente inversiva.
Entre 1965 y 1967 Iván Sutherland (1938, Nebraska) desarrolla el que se considera el primer casco de visión estereoscópica, y que recibió el nombre de Espada de Damocles por la forma en que cuelga por encima de la cabeza del usuario. Este

dispositivo de realidad virtual estaba fijado al techo mediante un brazo mecánico articulado y sostenía el sistema de visualización: dos pantallas CRT. En las articulaciones del brazo de encontraban potenciómetros encargados de medir los cambios en la orientación de la cabeza del usuario. De esta manera, sus movimientos eran detectados por los sensores y enviados al ordenador que generaba los pares estereoscópicos de imágenes. Éstas eran en 3D y representadas en formato de alambre (wireframe) mediante una proyección en perspectiva.
Más de 20 años después, en 1989, VPL Research se comercializará por primera vez con un HMD, el Eye Phone, diseñado por JaronLanier. En la actualidad los cascos de visión estereoscópica distan mucho tecnológicamente de estos primeros HMD, aunque conceptualmente apenas han cambiado.
Los HMD son un dispositivo que proporciona un entorno de realidad virtual completamente inversivo, ya que consiste en dos pantallas, normalmente CRT o LED, situadas delante de los ojos del usuario, de forma que éste no puede ver el mundo real. Estas pantallas pueden proporcionar visión monoscópica (si la imagen es la misma para ambos ojos) o estereoscópica (si se presentan imágenes ligeramente diferentes para cada ojo, con el fin de proporcionar un mayor sensación de realismo). En el caso de los monitores estereoscópicos, su funcionamiento no es como el de las gafas de visión 3D empleadas en otros sistemas (por ejemplo, en el cine), ya que en este caso se emiten imágenes distintas para cada ojo pero de forma síncrona.

La imagen en tres dimensiones que visualiza el usuario cambiará conforme lo haga su posición, gracias a los sistemas de seguimiento que se encuentran en el casco. Inicialmente, como ya hemos visto con la Espada de Damocles, los trackers utilizados eran de tipo mecánico, pero gracias a los avances tecnológicos se han creado otros tipos de dispositivos de seguimiento (electromagnéticos, ópticos...) que han permitido desarrollar cascos de realidad virtual más ligeros y manejables.

Aun así una de las principales desventajas de los HMD, sin olvidar su coste, es precisamente que son bastante aparatosos al lado de otros dispositivos como las gafas estereoscópicas. Otra característica que influye negativamente en el uso de estos dispositivos es su baja resolución y que el campo de visión que proporcionan es mucho menor que el del ojo humano, limitación que soluciona la CAVE.
BOOM (Binocular Omni-Orientation Monitor)
Es un dispositivo similar al HMD, pero en las pantallas en lugar de colocarse en una casco en la cabeza se sitúan en una especie de caja en el extremo de un brazo

articulado. El usuario mirará a través de unos agujeros en esta caja para ver el mundo virtual como si se tratase de unos prismáticos. Esta es precisamente una de las ventajas de este dispositivo frente a otros como el HMD, ya que cuando un usuario deja de usarlo, otro puede hacerlo mirando desde el mismo punto de vista. Uno de los inconvenientes es que es el propio usuario quien tiene que manejar el BOOM, lo que reduce la interacción con el mundo virtual a una sola mano.
A pesar de que este dispositivo proporciona ventajas con respecto a otros (tiempo de latencia muy reducido, ya que utiliza un sistema de seguimiento mecánico, y muy buena resolución) ha caído en desuso en la actualidad al lado de otros dispositivos más manejables para el usuario como son los HMD o la CAVE.
CAVE (Cave Automatic Virtual Environment)
Fue desarrollado en la Universidad de Illinois en 1992. Es un entorno de realidad virtual inversiva, es decir que se recrea un entorno virtual en el que el usuario puede moverse.
Es una habitación que consta de al menos tres paredes y opcionalmente techo y suelo. Las paredes actúan como monitores gigantes que emiten de forma asíncrona imágenes para cada ojo, de forma que cuando el usuario lo ve a través de las gafas estereoscópicas da sensación 3D (las gafas están sincronizadas con el monitor y solo dejan ver a través del ojo que corresponde cuando se emite cada imagen). El hecho de usar pantallas en vez de HMD (head-mounted displays) permite al usuario tener un campo de visión mucho más amplio y más ajustado a la realidad.
En las gafas del usuario se sitúan los dispositivos rastreadores (trackers) que informan al ordenador de como cambiar la proyección del escenario a medida que el

usuario se va moviendo. Las imágenes generadas por el ordenador serán proyectadas sobre unos espejos que las reflejaran en los monitores de la CAVE.
Es habitual también el uso de algún tipo de guante para manipular los objetos del mundo virtual. Es posible la presencia de más de un usuario en la CAVE, aunque solo uno de ellos afectará con su movimiento al cambio del punto de vista en el mundo virtual, mientras los demás actúan como observadores.

Una de las limitaciones de este sistema, además del precio, es su limitado espacio. Esto se ha solucionado mediante el redirected-walking. Es una forma artificial de aumentar el tamaño de la habitación mediante una rotación muy lenta e imperceptible del escenario alrededor del usuario. Esto provocará que, por ejemplo, una trayectoria recta en el entorno virtual sea realizada en realidad con una curva.

Existe una variación de este sistema de realidad virtual, la RAVE (Reconfigurable Advanced Virtual Environment) que más flexible, en cuanto a que las pantallas pueden colocarse en el ángulo deseado (no tienen por qué formar ángulos de 90º como en una habitación como la CAVE) y que además es portable.

WORKBENCH (mesa de trabajo)
Se trata de un monitor de visualización relativamente grande, como una especie de mesa, que puede ser contemplado por varias personas simultáneamente, usando unas gafas estereoscópicas. Gracias a ellas, cuyo funcionamiento es como las utilizadas en la CAVE (sincronizadas con el monitor para tapar en cada instante el ojo que no corresponde a la imagen que se está emitiendo) los objetos proyectados en la mesa tendrán apariencia

Es un sistema de realidad virtual semi-inmersiva, ya que las gafas no cubren por completo el campo de visión, y el usuario es consciente de que se encuentra en un entorno real si aparta la vista de la mesa de trabajo. Es decir, no hay un mundo virtual que pueda explorar, sino que el usuario se encuentra en un entorno real con objetos virtuales que puede manipular.
Existen diferentes campos de aplicación para la mesa de trabajo virtual. Uno de los más relevantes podría ser la medicina, donde se podría usar este dispositivo para la práctica quirúrgica.
Algunos ejemplos de este tipo de dispositivos son el ImmersaDesk (Fakespace), el Baron (BARCO Co.) o el V-Desk.
Baron

V-desk
Aplicaciones
Ejército y Fuerzas de seguridad
Simuladores de vuelo: son hoy en día una herramienta fundamental para el entrenamiento de los pilotos. Son sistemas muy sofisticados y costosos que incorporan todo tipo de interfaces para simular las situaciones reales dentro de un avión, así como las distintas maniobras.
Entrenamiento de soldados: los ejércitos de muchos países usan los videojuegos para crear simulaciones virtuales de entrenamiento para sus soldados (además de las de vuelo antes mencionadas) y crear estrategias o planes de guerra. El punto de vista es siempre en primera persona, un recurso que utilizan algunos populares juegos de guerra para ser más realistas. (Con esta se simulan perfectamente situaciones reales que pueden ocurrir en el campo de combate).

Ejemplos:
Indra ha completado el desarrollo y la instalación del sistema de simulación del helicóptero Tigre en la base Coronel Sánchez Bilbao de las Fuerzas Aeromóviles del Ejército de Tierra (FAMET), situada en Almagro (Castilla-La Mancha).
Se trata del sistema más avanzado que existe en la actualidad para este modelo de helicóptero. Se distingue de otros similares por incorporar en su cabina los equipos de aviónica reales, en lugar de recrearlos mediante software, utilizando pantallas de ordenador. También supera al resto de simuladores del Tigre por la alta definición y realismo de los escenarios (se reproducen los edificios -permitiendo el aterrizaje sobre azoteas-, las calles, e incluso personas).
Otra funcionalidad del sistema es la conectividad HLA (Arquitectura de Alto Nivel), que permite realizar entrenamiento conjunto entre ambos simuladores del Tigre, así como con simuladores que se encuentran en otros centros de simulación y realizar ejercicios conjuntos. (Tanto con simuladores otros del Tigre, como con otros que simulen otros vehículos como tanques para llevar a cabo instrucción conjunta).

Medicina
Psicología: algunos psicólogos han comenzado a explorar las posibilidades de la Realidad Virtual para curar las fobias y los traumas. En la “Virtuoterapia”, cualquiera puede enfrentarse a sus temores sentado cómodamente, desde el consultorio. El sistema de realidad virtual está compuesto por un casco, unos auriculares y un sillón colocado sobre una plataforma móvil, en el que el paciente se “enfrenta” a una simulación tridimensional de la situación que le produce angustia.
Ejemplos:
Una de las formas de abordar el stress postraumático es colocar de nuevo al paciente ante la situación que lo amenaza. Pero eso no es posible en situaciones extremas, como en conflictos bélicos. La realidad virtual puede ofrecer una nueva vía para su tratamiento.
Game After Ambush (PEO-STRI) es un videojuego orientado a tratar estos problemas. Con unas gafas, un casco, y unos guantes especiales, la inmersión en la escena es completa. Las explosiones producen una vibración en el asiento donde se sitúa el paciente, un paso más allá en la utilización de recursos propios de la industria de los videojuegos.

Hay otras experiencias similares en marcha. El Instituto Nacional de Salud Mental en Estados Unidos financia un trabajo que combina realidad virtual con la administración de un fármaco para tratar el miedo a las alturas. Un proyecto oficial evalúa aplicaciones similares en pilotos de combate y personal sanitario en Irak. El objetivo es tratar a 150 personas con stress postraumático.
Cirugía robótica: o cirugía asistida por computadoras es un sistema interactivo computarizado, tan veloz e intuitivo, que la computadora desaparece de la mente del cirujano, dejando como real el entorno generado por el sistema.
Se utiliza un robot esclavo que no puede hacer ningún tipo de movimiento sin las órdenes del cirujano. Consta de una estructura que semeja la anatomía de los brazos humanos, capaz de imitar los movimientos de diversas articulaciones como las del hombro, codo, muñeca y manos. Su principal ventaja es la mayor precisión de los movimientos, ya que el robot elimina el temblor natural de las manos humanas.
Arquitectura

Arquitectura Virtual: sirve para generar espacios que solamente se pueden visitar digitalmente, entre los que destacan los Museos Virtuales.
Patrimonio Arquitectónico Virtual: que se orienta al rescate y recuperación, en el medio virtual, de aquellas edificaciones desaparecidas o en proceso de serlo.
Diseño virtual: además de hacer los diseños tradicionales como planos y maquetas, elaboran un modelo tridimensional interactivo, donde sus clientes pueden contemplar de una manera más "real" los diseños e incluso adentrarse en estos edificios o casas y recorrerlos libremente, teniendo así una visión más clara de las ideas que se tratan de expresar.

Educación
Museos/planetarios: Estos centros realizan exposiciones virtuales donde se pueden hacer recorridos en templos antiguos, palacios, galaxias, aprender de diversas áreas de conocimiento, entre otras. En algunos de los proyectos realizados en los centros, se experimenta con situaciones más cotidianas o con las que los visitantes pueden identificarse, por ejemplo, se puede diseñar una montaña rusa y posteriormente experimentar el viaje como si físicamente se estuviera en la montaña, así, mientras se disfruta del viaje se puede aprender de leyes de física. Otro de los enfoques que se le da a la realidad virtual, es el de experimentar visitas virtuales a lugares o templos antiguos que por alguna razón no están disponibles al usuario (destrucción, restauración).
Ocio
Videojuegos: este es el campo más habitual y conocido por todos, pues podemos disfrutar de videojuegos 3D en nuestras propias casas.
Ejemplos:
Sony quiere desterrar los mandos tradicionales de las manos de los jugadores, para ello crean Move. Move hace uso de tres elementos: el mando de movimiento, un

mando de navegación y la cámara PlayStation Eye, a los que se pueden sumar otros accesorios, como un "adaptador de disparo" que lo convierte en una pistola.
Quitando la cámara, quedaría en algo similar a lo planteado por Nintendo con su Wii Mote y su Nunchuck: el primero reconoce el movimiento de la mano del jugador; el segundo permite desplazar al personaje con un pequeño stick, así como navegar espacialmente por menús y entornos 3D.
En lo que Move va más allá de Wii es en su capacidad para seguir el movimiento del cuerpo, algo parecido a lo que hará Kinect sin mandos: si el jugador salta o se agacha, Move lo recoge.
Aplicaciones Educativas
 El aprendizaje constructivo implica la exploración del mundo pre-construido
 CyberMath desarrollado en Suecia para estudiantes de universidad
RV en la escuela
Virtual Reality Education Software.
SUNRISE Realidad Virtual Inc:

Ha desarrollado una nueva generación de software de educación de realidad virtual en el que los usuarios usan un visor y un guante para simular un ambiente que se ve y se siente como el mundo real. La compañía ofrece programas en temas como estudios sociales, ciencias, matemáticas, lectura, las bellas artes y las habilidades cognitivas; con nuevos títulos que se ofrecen. En el programa de química, los estudiantes pueden "tocar" una tabla periódica e interactuar con las moléculas. En el programa de la historia, los estudiantes pueden volar sobre la selva amazónica o viajar en el tiempo para visitar el antiguo Egipto. La realidad virtual combina la potencia de un ordenador, la información de una enciclopedia, las imágenes de una película y los aspectos de la vida real en una experiencia de aprendizaje. Un salón de clases sólo necesita un ordenador, el visor y el guante para empezar con la realidad virtual.
El software está diseñado en colaboración con los maestros para integrar fácilmente en los planes de lecciones.
Laboratorio de Física Virtual
 Enseñanza de la física Newtoniana y cuántica.
 Los estudiantes interactúan con la simulación usando un guante y paneles de control virtuales.

 Están más motivados y comprenden los concepto
Proyecto NICE: jardinería en el colegio
Usa una cueva (CAVE) y un ImersaDesk para interactuar con el entorno virtual que muestra un jardín virtual
Resultados de NICE
Probado en 52 estudiantes divididos en grupos, con un jefe que interactuaba
El jardín tenía avatares para representar los jefes
El porcentaje de los niños que entendían los conceptos de jardinería paso de un 12% (antes) hasta un 35% (después), siendo los que más habían aprendido

Conclusión:
Sin duda la realidad virtual promete ser la nueva interfaz entre el ser humano y la computadora. Es una interfaz intuitiva y natural para el hombre, es decir, permite al usuario un estilo de trabajo más parecido al que usa en sus interacciones con objetos de su vida cotidiana, permitiendo utilizar sus sentidos y habilidades, aunque todavía hay mucho trabajo por hacer
La realidad virtual es una herramienta complementaría en cualquier área, su uso en determinadas aplicaciones facilita la compresión de la información obtenida y en otras aplicaciones despierta el interés por el conocimiento.
La más notable de esto es que ya es posible disponer de la realidad virtual en la comodidad del hogar y que esta puede ser usada por casi todos. El no disponer de equipos, inicialmente, no es excusa para no participar del mundo de la Realidad Virtual, ya que existen equipos que nos permiten vivir la experiencia con costos asociados no tan elevados.
Hoy por hoy conocer aunque sea un poco de esta tecnología es básico para los que se desarrollan en la ciencia de la computación y de la información.

Webgrafía
http://www.fib.upc.edu/retro-informatica/avui/realitatvirtual.html
http://www.monografias.com/trabajos53/realidad-virtual/realidad-virtual.shtml
http://www.realidadvirtual.com/que-es-la-realidad-virtual.htm
http://www.realidadvirtual.com/
http://tn.com.ar/tecno/f5/samsung-se-mete-en-el-mundo-de-la-realidad- virtual_514947
http://www.investigacionposgrado.cidetec.ipn.mx/linea5.html
http://www.socialancer.com/15-ejemplos-de-realidad-aumentada-para- promocionar-tu-negocio/
http://redgrafica.com/Realidad-virtual-y-realidad http://dac.etsii.urjc.es/docencia/RVA/claseAplic.pdf dac.etsii.urjc.es http://dac.etsii.urjc.es/docencia/RVA http://www.inei.gob.pe/biblioineipub/bancopub/inf/Lib5047/c03.HTM http://electronics.howstuffworks.com/gadgets/other-gadgets/VR-gear6.htm http://www.javi.it/r_virtual6.html

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