Introducción a la RV

• Narcís Parés

  

  Dr. Narcís Parés (México, D.F., 1966). Investigador en realidad virtual en el Instituto Universitario del audiovisual de la Universidad Pompeu Fabra. Co-fundador (junto a Roc Parés) y director científico de Galería Virtual,una plataforma de investigación y producción experimental que, desde 1993, explora la tecnología de la realidad virtual como medio artístico. Galería Virtual ha hecho proyectos con Joan Fontcuberta, Màrius Serra, Perry Hobermany Andrés Lewin-Richter. Es investigador principal del proyecto europeo MEDIATE dentro del programa IST del V Programa Marco de la Comisión Europea. Es ingeniero en Informática porla Universidad Politécnicade Cataluña y doctor en Comunicación Audiovisual, área de Nuevas Tecnologías, por la Universidad Pompeu Fabra. Ha publicado y presentado textos sobre realidad virtual en revistas, libros y congresos de ámbito internacional como Academic Press, Presence de MIT Press, Eurographics, ISEA, CEIG, VR World Congress, Editorial Planeta, etc.

  https://www.iua.upf.es/~npares

• Roc Parés

  

  Roc Parés (México, D.F., 1968). Artista y profesor de Comunicación interactiva.Co-fundador (junto a Narcís Parés) y director artístico de Galería Virtual, una plataforma de investigación y producción experimental que, desde 1993, explora la tecnología de la realidad virtual como medio artístico. Galería Virtual ha hecho proyectos con Joan Fontcuberta, Màrius Serra, Perry Hobermany Andrés Lewin-Richter. Es guionista y diseñador de sistemas interactivos, entre los que destaca el CD-ROM "Joan Miró. El color de los sueños", un proyecto entre la Fundació Joan Miró, la Universidad Pompeu Fabra y el Club d'Investissement Media. Sus trabajos artísticos han sido presentados en diversos eventos internacionales, en centros y museos de Europay América, como el Centro de Cultura Contemporáneade Barcelona (CCCB), el Museo Nacional Centro de Arte Reina Sofía (MNCARS) de Madrid,la Tate Gallery de Londres, la Art Gallery of Ontario (AGO)de Toronto, National Museumof Photography Film & Televisión de Bradford, entre otros. Es licenciado en Bellas Artes porla Universidad de Barcelonay doctor en Comunicación Audiovisual por la Universidad Pompeu Fabra.

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Segunda edición: septiembre 2020
© de esta edición, Fundació Universitat Oberta de Catalunya (FUOC)
Av. Tibidabo, 39-43, 08035 Barcelona
Autoría: Narcís Parés, Roc Parés
Producción: FUOC
Todos los derechos reservados

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1.Virtualidad

La imagen de una persona conectada a un ordenador mediante un casco extraño y un guante cubierto de cables es la visión popular de la realidad virtual: una forma de comunicación erróneamente asociada a una tecnología determinada.

Sistema de realidad virtual basado en casco y guantes de datos

Un medio mitificado en gran medida a causa de la desinformación promovida en ciertas fantasías cinematográficas provenientes de Hollywood.

Escena de "El Cortador de césped" ("The Lawnmower Man'")

Ciertamente, la realidad virtual ha llegado al público como producto antes que como proyecto comunicacional, y esto conlleva una gran confusión.

Gafas Glastron de SONY

La confusión a la que nos referimos se extiende hasta el plano de la terminología, donde se abusa del binomio realidad virtual para referirse a animaciones por ordenador, imágenes fijas vectoriales e incluso llega a confundirse con el término virtualidad, perdiendo así su especificidad. Atender a estas confusiones va más allá del plano anecdótico y puede ser un buen principio para clarificar algunas de las propiedades específicas de la realidad virtual.

1.1.Propiedades de la realidad virtual

Los seres humanos nos caracterizamos por el hecho de estar constantemente tomando decisiones. Estas decisiones se dan en un espacio y un tiempo. Con el mismo criterio con el que tomamos decisiones sobre si desplazarnos a pie o bien en coche (valorando la comodidad, la velocidad, el propósito, el tiempo y la distancia de nuestro desplazamiento), optamos en cada caso por uno u otro tipo de comunicación con las entidades y con las personas, es decir, en un banco nos fijamos en las colas o en el horario para decidir entre una ventanilla o un cajero automático; en un parque de atracciones nos fijamos en cuán cansados estamos o en la climatología para decidir entre una montaña rusa o por un juego de simulación de vuelo en parapente al lado mismo de la cafetería; en un restaurante miramos nuestra cartera y decidimos si pagar en efectivo o bien con tarjeta de crédito; en una biblioteca la prisa nos obliga a hacer la consulta desde un terminal o bien nos permitimos el lujo de perdernos entre pasillos llenos de libros. Hoy día no nos inquieta establecer relaciones interpersonales por teléfono, en las que no compartimos un espacio físico con nuestros interlocutores. Dejamos que nuestra voz sea nuestra presencia en algún lugar, mientras nuestro cuerpo se encuentra en otro distinto. El correo electrónico facilita que, además, esta comunicación se dé de manera asíncrona, es decir, sin necesidad de que la emisión y la recepción coincidan en un mismo momento. Si analizamos cualquiera de estos ejemplos, nos daremos cuenta de hasta qué punto vivimos en un mundo en el que lo físico se complementa, se superpone e incluso llega a confundirse con lo virtual.

Como ya hemos visto en el párrafo anterior, en la actualidad, las tecnologías digitales de la información y de la comunicación forman parte de nuestras vidas cotidianas hasta el punto de que llegan a pasarnos inadvertidas. Los programadores y diseñadores de estas tecnologías llaman a este hecho transparencia y suele ser uno de los sus principales objetivos. Cuando nos damos cuenta de que alguna actividad de nuestra vida ha cambiado de entorno, desplazándose del mundo físico al de la tecnología digital, a menudo recurrimos al vocablo virtualidad. No por ello cabe pensar que todas esas actividades han pasado a la realidad virtual. Así pues, realidad virtual es solamente un pequeño subconjunto de todas estas tecnologías digitales de la información y de la comunicación, y debemos aprender a diferenciarla del resto.

Cartel de la película Johnny Mnemonic,de Richard Longo

A continuación y para concluir con este apartado introductorio, proponemos la tabla siguiente, en la que se sitúa a la realidad virtual en la complejidad de la comunicación audiovisual.

RV en el ámbito de la comunicación audiovisual
Comunicación audiovisual	Todos los medios audiovisuales: incluye radio, cine, televisión, multimedia, WWW, realidad virtual, etc.
Comunicación audiovisual digital	Todos los medios audiovisuales en los que intervienen ordenadores. Son, por ejemplo,las películas grabadas en DVD para consumo doméstico, las carátulas de muchos programas televisivos, gran parte de los efectos especiales del cine, etc.
Comunicación audiovisual digital interactiva	Solamente aquellos medios audiovisualesen los cuales intervienen ordenadores y que prevén la influencia recíproca entre el sistemay sus usuarios. Son por ejemplo los productos editoriales multimedia, los sistemas de comercio electrónico, los cajeros automáticos, etc.
Comunicación audiovisual digital interactiva generada en tiempo real	Son sólo los sistemas de realidad virtual. Incluye los sistemas de realidad virtual de sobremesa, como el VRML, y esas instalaciones audiovisuales interactivas en las que los estímulos se generan instantáneamente y de acuerdo con la información que el sistema extrae de los participantes por medio de sensores y otros dispositivos.

2.Del pasado al presente de la realidad virtual

Quienes trazan una línea desde la realidad virtual actual hacia el pasado casi siempre lo hacen desde una óptica exclusivamente tecnológica. Resulta evidente que la tecnología es una referencia importante en la historia y evolución de cualquier rama de la ciencia. La tecnología es, al fin y al cabo, la que posibilita la realización de las experiencias y acaba por dar una forma u otra a los resultados finales.

No obstante, en esta asignatura se empezará por describir los antecedentes conceptuales de la realidad virtual. Sin menospreciar la tecnología de cada momento, aquello que genera el impulso por desarrollar una cierta tecnología son las ideas que hay detrás. Éstas son las que forjaron no sólo la tecnología de la realidad virtual, sino también las diversas facetas, aplicaciones, propiedades audiovisuales, etc., de la misma. Este apartado y el siguiente se centrarán pues, en estos conceptos que han guiado la realidad virtual desde sus antecedentes, pasando por sus inicios, hasta el presente.

Como se verá a lo largo de esta asignatura, una de las ideas básicas que laten detrás de la realidad virtual es la de conseguir llevar la interacción persona-ordenador al límite, de forma que esta interacción resulte lo más cercana a la comunicación humana. Por esta razón, se han invertido muchos esfuerzos en estudiar los sistemas sensoriales humanos y las formas en que se pueden generar estímulos para incidir sobre éstos.

Desde este punto de vista, la primera referencia a un antecedente de la realidad virtual muestra un claro intento de integrar diversos estímulos en un único sistema. Este precedente fue el "Sensorama", patentado por Morton Heilig, un joven y audaz cineasta, en 1956 en EE.UU.

El Sensorama era una especie de cabina unipersonal, donde el espectador debía sentarse y dirigir su mirada hacia un visor especial parecido al periscopio de un submarino. Allí se proyectaban películas estereoscópicas (es decir, con un punto de vista distinto para cada ojo, creando el efecto de tres dimensiones) en color, de aproximadamente dos minutos de duración. Estas imágenes iban acompañadas de una banda sonora, de efectos de viento, olores y movimiento o vibración del asiento del usuario. Este sistema no era controlado por un ordenador y mucho menos interactivo, aunque ya intentaba crear una primera experiencia a través de los estímulos humanos y desarrollar un inicio de interfaz persona-máquina (aunque no persona-ordenador).

Sensorama de Morton Heilig

Una de las películas más referenciadas es la de un recorrido en motocicleta por Nueva York. Durante la experiencia, el usuario experimentaba una vibración en su asiento parecida a la que se experimenta en una moto. El usuario veía en tres dimensiones el recorrido por las calles de Manhattan, oyendo las bocinas de los coches, sintiendo el viento en la cara y oliendo alguno de los posibles olores de la ciudad; por ejemplo, el de una floristería.

Como se ha dicho, este sistema no puede considerarse realidad virtual por el hecho de que no funcionaba con ordenador, sino que era totalmente mecánico, basándose en pistas de códigos que se grababan sobre la película junto a la pista de sonido, no era interactivo y todo estaba prefijado de antemano. No obstante, su objetivo multisensorial es remarcable.

Yendo aún más atrás en el tiempo, hay quien considera "El Palacio de los Destinos" de Leibniz, hacia el año 1710 (Steinhart, 1997), el primer texto que hace referencia a una posible realidad virtual como ejemplo de una estructura capaz de estimular todos los sentidos y generar en tiempo real experiencias de entornos inexistentes físicamente.

2.1.El padre de la realidad virtual

El trabajo posdoctoral de Ivan Sutherland, del año 1965, estableció las bases de un sistema multisensorial basado en ordenador, al que llamó "The Ultimate Display" (que puede traducirse por "La interfaz persona ordenador óptima"). Sutherland era, ya entonces, el padre del primer sistema de interfaz gráfica por lápiz óptico (el "Sketchpad") y su trabajo teórico tenía constantemente el objetivo de facilitar al máximo la interacción entre las personas y los ordenadores. Así que no es de extrañar que, como fruto de sus investigaciones y especulaciones, llegase a la definición de un sistema que incluso permitiría a las personas interactuar con los ordenadores mediante los sentidos del gusto y el olfato: "Si la tarea del dispositivo es servir de espejo hacia el país de las maravillas matemáticas construido en la memoria del ordenador, debería servir a tantos sentidos como sea posible. Hasta donde yo sé, nadie propone seriamente dispositivos de olfato o gusto." ("If the task of the display is to serve as a looking-glass into the mathematical wonderland constructed in computer memory, it should serve as many senses as possible. So far as I know, no one seriously proposes computer displays of smell, or taste") (Sutherland, 1965).

2.1.1.The Ultimate Display

A menudo se hace referencia al Ultimate Display y a su autor, con el objetivo de atribuirle el deseo de llegar a una noción de realidad virtual como herramienta de simulación realista con la cual un día se podría sustituir la realidad que nos rodea, pero esto no es exacto. En primer lugar, el término realidad virtual aún no se había acuñado. Por otra parte, la tecnología aún no permitía llevar a la práctica ninguna de las especulaciones de Sutherland.

Sutherland, al disertar sobre su Ultimate Display, quería conseguir un sistema para ganar familiaridad con conceptos no realizables en nuestro mundo físico, para entender mejor estos conceptos y para hacerlo de forma que facilitase el acceso de los usuarios a una herramienta tan alejada del funcionamiento humano y que requería de unos conocimientos tan específicos. Una forma de acercarnos al país de las maravillas matemáticas.

2.1.2.La espada de Damocles

Tres años después de la descripción del Ultimate Display, concretamente en 1968, Sutherland diseñó, partiendo de lo establecido en su planteamiento teórico, lo que se puede considerar el primer casco de RV con el primer sistema de detección de la orientación del punto de vista del usuario. A este sistema le llamó la Espada de Damocles por su extraña construcción y por la forma en que cuelga por encima de la cabeza del usuario.

El funcionamiento del sistema era el siguiente. Un brazo mecánico articulado, fijado al techo, sostenía un sistema de visualización compuesto por dos pequeñas pantallas (CRT) con un soporte para ser ajustado a la cabeza de un usuario. Las articulaciones del brazo estaban dotadas de potenciómetros que medían los cambios de orientación de la cabeza del usuario. Un ordenador generaba pares estereoscópicos de imágenes de objetos en tres dimensiones representados en formato de alambre (wireframe) mediante una proyección en perspectiva, las cuales eran enviadas a las pantallas del sistema de visualización permitiendo al usuario ver los objetos. Los movimientos del usuario, detectados por los sensores de las articulaciones del brazo, eran enviados al ordenador con el objetivo de modificar la orientación del punto de vista dentro del entorno geométrico definido por los objetos.

Pese a esta puesta en práctica de parte de su teoría, la tecnología del momento era aún demasiado primitiva y los ordenadores demasiado lentos para iniciar trabajos fructíferos y concretos en esta dirección. Esta anticipación de Sutherland a sus tiempos hizo que esta tecnología quedase aparcada hasta años más tarde.

2.1.3.Realidad artificial y el Videoplace de Krueger

No fue hasta el año1975 cuando alguien hizo una aportación en esta dirección. Fue Myron Krueger quien, aprovechando la importante reducción de tamaño de los ordenadores (aparecen los primeros PC), el incremento en capacidad de cálculo y la importante reducción de coste, comienza a hablar de realidad artificial con su sistema de interacción llamado Videoplace (Krueger, 1985).

Curiosamente, su sistema no utilizaba ningún componente del sistema de Sutherland, sino que se basaba en una tecnología totalmente diferente. Básicamente, su sistema aprovechaba la captación de la silueta del usuario mediante una cámara de vídeo, para poder hacer un seguimiento de sus extremidades y cabeza como elementos de interacción.

Lo que puede resultar más sorprendente es que todo este sistema estaba basado en gráficos de ordenador en dos dimensiones. Esto rompe con todos los tópicos de la realidad virtual como tecnología orientada a la representación de entornos generados por ordenador en tres dimensiones y con proyección perspectiva. No obstante, los científicos relacionados con la realidad virtual están de acuerdo en calificar Video Place de Krueger como un sistema de realidad virtual.

Este sistema de Krueger, que continuó desarrollando durante años, ha tenido muchas aplicaciones especialmente en los campos del entretenimiento y el arte, concretamente a partir de la continuación realizada por el canadiense David Rockeby o los también canadienses Vivid Group.

2.1.4.La tecnología evoluciona

A partir de este punto, se pierde en gran medida el deseo de definir unos fundamentos que guíen la evolución de la realidad virtual desde un punto de vista de concepto y se empieza a trabajar en el desarrollo de la tecnología al servicio de, por un lado, la generación de estímulos y, por el otro, de sistemas para detectar las acciones del usuario.

De esta forma, el resto de los setenta sirvió para desarrollar hardware específico como el guante de datos Data Glove (1977), diseñado por Sandin, Sayre y DeFanti en la Universidad de Illinois en Chicago. También se desarrollan los primeros sensores de posición como los Polhemus (1979), basados en tecnología de campo magnético. Pero los ordenadores aún eran demasiado voluminosos, caros y poco capaces gráficamente para que la tecnología explotase.

2.1.5.El casco y el guante

Aunque en 1981 aparecen los primeros simuladores de vuelo controlados por ordenador, los periféricos estrella de la realidad virtual en los ochenta son el casco y el guante.

En el año 1985, NASA Ames configura el primer sistema que se considera completo de interacción con múltiples estímulos. De entre sus características, disponía de un casco tipo Leep, un sistema de sonido espacializado tipo Convolvotron de Crystal River Engineering, sensores magnéticos de posición y orientación tipo Polhemus y guantes VPL DataGlove.

Fue también en 1985 cuando Jaron Lanier funda la primera empresa dedicada a fabricar periféricos de realidad virtual (VPL Inc.) y no fue hasta 1989 cuando acuña el binomio realidad virtual con un gran éxito de atención por parte de la prensa y los medios de comunicación que, para bien o para mal, hacen que se consolide como el término definitorio de esta tecnología.

El interés creado por los medios de comunicación, sumados al gran impacto que ofrecía la imagen de un usuario portando estos extraños periféricos, engendraron el tópico que asocia la realidad virtual con un casco y un guante. Es cierto que ambas tecnologías, tanto como sistema de visualización como sistema de interacción, han aportado un enorme potencial a los investigadores en muchos ámbitos. No obstante, asociar la realidad virtual a una tecnología concreta es un error y así lo ha demostrado la historia.

2.1.6.La diversificación de la tecnología

Los noventa han significado la consolidación de esta tecnología. Por un lado, los periféricos se han ido diversificando hacia todo tipo de estímulos y ampliando prestaciones. Por otro, los sistemas gráficos 3D, que han seguido un incremento de potencia tres veces superior al de las CPU, han hecho que la parte visual de estas simulaciones y aplicaciones de realidad virtual haya permitido trabajos mucho más ambiciosos. Ambos han propiciado la aparición de infinidad de aplicaciones de la realidad virtual.

Durante los noventa aparece software específico de desarrollo de aplicaciones de realidad virtual (como el WorldToolKit de Sense8). Aparecen los primeros videojuegos de salón recreativo con periféricos e interfaces de realidad virtual (como el Dactyl Nightmare de Virtuality) y abren las puertas de la realidad virtual al gran público.

Carolina Cruz-Neira, junto con sus directores de tesis doctoral Sandin y DeFanti, presentan el CAVE (Cave Automatic Virtual Environment) en la Universidad de Illinois en Chicago en 1992; un sistema de inmersión multiusuario para experiencias de realidad virtual, que vendría a cambiar totalmente la concepción de la realidad virtual y el tópico del casco.

El primer juego de realidad virtual para PC, el DOOM, aparece en 1993, generando tanta atención en el público que desata toda una nueva generación de juegos y de tecnologías sobre los ordenadores personales y posteriormente sobre las consolas de videojuegos.

Finalmente, 1995 ve cómo la realidad virtual se abre a Internet con la aparición del VRML1.0 (Virtual Reality Modeling Language), desarrollado por un ingeniero en telecomunicaciones, Mark Pesce y un informático de la compañía SiliconGraphics, Toni Parisi. Este lenguaje permite incorporar modelos 3D al WWW, para que una persona en el otro lado del mundo pueda verlos y analizarlos por todas sus partes. En 1996 el VRML2.0 incorpora interacción manipulativa y contributiva, y comportamientos a los modelos, convirtiéndolo en una potente herramienta de difusión de realidad virtual por Internet.

De esta forma se ha descrito el camino que ha llevado la realidad virtual a ser lo que es a inicios del siglo XXI, para entender de dónde viene y qué se está gestando.