REALIDAD AUMENTADA Y SUS APLICACIONES. Material para entrevista Dr. Manuel Dávila. Ingeniero CARLOS ENRIQUE ORTIZ RANGEL

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1 REALIDAD AUMENTADA Y SUS APLICACIONES Material para entrevista Dr. Manuel Dávila Ingeniero CARLOS ENRIQUE ORTIZ RANGEL Octubre de 2012

2 1.- INTRODUCCION A LA REALIDAD AUMENTADA Contexto Pocas tecnologías actualmente han cobrado tanta relevancia en su uso y aplicación como la Realidad Aumentada (RA). Desde el sector de la publicidad, pasando por el diseño arquitectónico, la medicina, la educación y terminando en la ingeniería, las actuales posibilidades que esta tecnología, otrora emergente, y actualmente de punta, nos ofrece tiene tantos usos como la imaginación recree. La Wikipedia define la Realidad Aumentada como "Una visión directa o indirecta de un entorno físico del mundo real, cuyos elementos se combinan con elementos virtuales para la creación de una realidad mixta en tiempo real. " Desde esta nueva forma de visualización prácticamente cualquier ciencia puede ser abordada por esta tecnología para la representación de información en formatos de audio, texto, video, imágenes y animaciones 3D que permiten a sus usuarios finales formas inéditas y rápidas para la interpretación de los datos que deben ser convertidos en información y conocimiento. Las posibilidades están directamente relacionadas con la imaginación. Desde el año de 2009 he estado estudiando el estado del arte y las aplicaciones en diferentes ámbitos que me han permitido evidenciar las posibilidades tan amplias que esta tecnología puede ofrecernos, desarrollando varias soluciones dirigidas a las áreas de educación, editorial, de mercadeo, divertimento, publicidad e ingeniería. Estas aplicaciones y sus productos se encuentran relacionadas en el presente documento como algunos ejemplos de la Realidad Aumentada aplicada Antecedentes La RA inició su aparición en los medios tecnológicos en el año de 1962 por cuenta de los primeros pasos de la Realidad Virtual, donde por un proyecto denominado sensorama, se recreaba la primera sensación de inmersión a la virtualidad. Para el año de 1973 se inventaron las primeras cámaras de cabeza, y solo fue hasta el año de 1985 que el ingeniero Myron Krueger permitió a los usuarios de este tipo de cámaras interactuar con objetos virtuales por vez primera. El nombre y concepto como conocemos hoy día a la RA aparecen por el año de 1992, cuando Tom Caudell acuña el término por vez primera, y se inicia la actividad comercial para este tipo de tecnologías. Hasta este momento la Realidad Virtual se conocía como la única herramienta de visualización electrónica. El gran salto tecnológico lo dio el ingeniero japonés Hirokazu Kato, quien en el año de 1999 desarrollo una serie de bibliotecas y algoritmos que le dieron un gran impulso a la RA con su herramienta ARTolKit, logrando que los requerimientos de máquina para llevar a cabo este tipo de experiencias fueran posibles desde un computador de escritorio, un portátil y recientemente todo tipo de dispositivos móviles modernos.

3 1.3.- Funcionamiento El funcionamiento de la RA viene determinado generalmente por los siguientes componentes: Visor: Desde donde se adquiere la señal de video del mundo real. o Cámaras web (alta, media y baja resolución) o Cámaras de dispositivos móviles (smartphones y tabletas) o Accesorios o periféricos (como las gafas de RA) Experiencias: Los diferentes objetos multimediales a representar o Texto o Audio o Video o Objetos 3D o Animaciones Marcador: La forma en que se reconoce las experiencias a invocar o Marcadores monocromáticos (generalmente cuadrados) o Marcadores 4x4 colores (portadas revistas, impresos) o Marcadores por imágenes exteriores (edificios, interiores, fachadas) Desarrollo: Son los programas usados para programar las experiencias Procesador: En la plataforma usada para generar la RA como un todo

4 La RA es entonces un proceso de cálculo numérico y matemático que permite el despliegue de todo tipo de experiencias multimediales sobre las pantallas de dispositivos, y se logra por una serie de algoritmos y bibliotecas preseleccionadas desde las herramientas de programación para la debida elaboración de la experiencia completa. Existen herramientas de varios tipos que hacen la elaboración de RA muy rápida o compleja en la medida de nuestras necesidades y presupuesto. Muchos de los recursos para llevar a cabo este tipo de experiencias son de dominio público con licencias de aplicación por autorización del autor, siempre y cuando exista un usufructo por parte del desarrollador. Para el uso comercial existen también entornos de desarrollo completos y más complejos que permiten la elaboración de todo tipo de experiencias de RA por parte de los usuarios. Normalmente este tipo de herramientas son de pago. EL funcionamiento de la RA viene determinado generalmente por los siguientes pasos: a) El video detecta la imagen a procesar b) Se identifica el patrón de colores y sus contrastes c) Se identifican las esquinas a procesar d) Se posiciona la cámara contra el marcador observado detectando su lugar e) Se identifica el tipo de gráfica interna dentro del marcador. f) Dicha gráfica identifica el tipo de experiencia a invocar en la RA g) Se asocia la posición original del marcador a la experiencia que se quiere ver h) Se invoca la experiencia (video, objeto 3D, animación etc) i) Se recogen los datos de su tamaño y posición relativa programado j) Se despliega la experiencia sobre la pantalla

5 2.- TIPOS DE REALIDAD AUMENTADA Y SUS APLICACIONES Existen varias formas de clasificar la RA dependiendo de las herramientas usadas para desarrollar las experiencias, el tipo de marcadores, las plataformas tecnológicas y la clase de experiencias a visualizar. Desde mi personal punto de vista podemos resumir los tipos de RA en cuatro tipos a saber: RA en móviles Para este tipo de RA solo interviene el Smartphone, o tableta, su cámara digital, un GPS (cuando la situación lo requiera), y un programa ejecutándose en el teléfono, o desde Internet, por lo que es necesario, en este caso, un plan de datos inalámbrico. Cada día se diversifica más la oferta de aplicaciones en ese sentido, donde el usuario final puede descargar un visor y tener acceso a una serie de "capas" de información para la parte del mundo donde se desee tener información vía RA RA en accesorios y periféricos Para hacer RA por este medio se requieren accesorios especializados como gafas diseñadas para estos propósitos muy parecidas a las de Realidad Virtual, pero translucidas conectadas, generalmente vía Bluetooth o WiFi, con un servidor desde donde se ejecuta la acción solicitada. Actualmente Google tiene un proyecto que punta en este sentido, y que pretende en unos pocos años obviar el uso del teléfono móvil por cuenta de unas gafas de RA RA en computadores OFF-line Este tipo de RA se lleva a cabo con un computador personal, una cámara web, un programa residente dentro del PC y los marcadores disponibles. Para este propósito no se requiere de una conexión a Internet para traer ningún recurso usado durante la representación, ya que puede ir encapsulado en un CD o una memoria USB desde donde se ejecuta el programa con las experiencias todas.

6 2.4.- RA en computadores ON-line Este tipo de RA, a diferencia del anterior, no requiere de ningún programa montado en el PC (diferente al visor de Flash que se instala de norma) y para su uso se debe acceder a un sitio web desde Internet, escribir una dirección o URL y autorizar el uso de la cámara web para la lectura de los marcadores. Existe un compromiso técnico a la hora de llevar a cabo este tipo de experiencias por cuenta del peso de los videos o objetos 3D en la medida que todo va desde Internet. 3.- ALGUNOS EJEMPLOS DE REALIDAD AUMENTADA RA en publicidad y Mercadeo El mercadeo y la publicidad fueron los primeros ejemplos desde donde se puso en práctica la RA después de salir de los centros de investigación y desarrollo. La oportunidad de poder ofrecer posibilidades asociadas al texto y el video convencional de la propaganda impresa, hizo de esta posibilidad una oportunidad única para enriquecer los procesos comerciales y de posicionamiento de marcas RA en Ingeniería La ingeniería y la técnica igualmente se han visto aludidas por la RA en la medida que ha permitido recrear procesos complejos por cuenta de las experiencias en el mantenimiento y reparación de máquinas, así como el complemento de todo tipo de información asociada a los manuales de usuario final que normalmente acompañan el conocimiento técnico. Actualmente con la disponibilidad de gafas de RA los procesos inmersivos pueden hacer que prácticamente podamos abordar procesos ingenieriles sin la necesidad de conocimientos previos.

7 3.3.- RA en Medicina La medicina es una de las ramas de la ciencia que más aplicación tiene para la RA, donde los cirujanos pueden yuxtaponer ahora sobre los cuerpos de sus pacientes imágenes de todo tipo para la identificación clara de sus sitios quirúrgicos y de procedimientos en salud. Para ello se usan cámaras mucho más complejas que las normalmente usadas en RA, y que permiten a los galenos poder referenciar en el espacio las imágenes diagnósticas que son usadas para adelantar las decisiones médicas en las salas de operaciones RA en Arquitectura La visualización tridimensional está dada para el diseño y la construcción de espacios arquitectónicos, por lo que resulta natural para estos profesionales contar con la RA como nueva herramienta de visualización por fuera de los complejos programas de diseño conocidos. Si a ello lo sumamos la oportunidad de recrear los espacios desde su interior, se podrá ofrecer un completo proceso inmersivo que mostrará los planos y modelos como nunca antes. 4.- DESARROLLOS EN REALIDAD AUMENTADA PROPIOS Aplicaciones RA desarrolladas para Publicidad Las tarjetas de presentación son por excelencia la mejor manera de mercadearnos, y la RA presenta una inédita oportunidad de complementar la información que queremos entregar. Desde una página web, pasando por nuestro rostro en 3D, o la representación de algunos de los productos o servicios que queremos ofrecer, esta tecnología facilita de manera permanente y ubicua nuestra información en el tiempo.

8 4.2.- Aplicaciones RA desarrolladas para el sector Editorial El sector de los libros y las revistas es, con la publicidad, uno de los sectores mayormente usados en la actualidad para la implementación de la RA. El ejemplo muestra la revista científica indexada de la Sociedad Colombiana de Cardiología donde el suscrito fue invitado al editorial de la revista volumen 18 No.1 con un artículo de fondo en RA. Los lectores cuentan con una separata que les permite invocar dos experiencias que complementan lo impreso Aplicaciones RA desarrolladas para el Divertimento y Aprendizaje La RA trae muchas sorpresas para el mundo del entretenimiento y el divertimento por cuenta de experiencias que podrán permitir a grandes y chicos recrear personajes y situaciones de que de otra manera sería difícil o imposible. Desde la máscara de Batman, hasta el rostro de Einstein, la combinación funcional de nuestro rostro con elementos virtuales son la más clara demostración de las posibilidades de esta tecnología en este segmento Aplicaciones RA desarrolladas para el sector Educativo La educación y la pedagogía son también sujetos de la RA desde donde se pueden atender en los educandos algunos de los desórdenes del aprendizaje más comunes como la motricidad fina y la atención dispersa. Las cartillas de RA presentadas son clara muestra de ello y donde los alumnos podrán recrear experiencias como el sistema solar animado, los animales y sus sonidos, y algunos de los íconos de la arquitectura antigua como el coliseo romano entre muchas otras opciones.

9 5.- Limitaciones para desarrollar RA Las experiencias de RA tienen varios componentes a tener en consideración para que pueda ser considerada como exitosa: La iluminación: Es una de las variables más importantes a tener en cuenta, ya que en la medida que esta sea no homogénea, insuficiente o muy alta las experiencias podrán no visualizarse. Los marcadores: El diseño de un marcador debe también ser objeto de estudio para poder invocar las experiencias solicitadas debidamente. Si el marcador no tiene unos parámetros en su forma que ayuden al cálculo de su posición en el espacio, la experiencias saltara intermitentemente de un lugar a otro, no pudiendo ser bien observada. Visores Flash: Los nuevos browsers como google chrome vienen muy restringidos en seguridad para su uso, lo que no permite controlar ciertas variables para asegurar que aplicaciones como Adobe Flash Player se encuentre en la versión requerida para una exitosa visualización. Es recomendable "encapsular" los archivos flash en archivos HTML para asegurar la debida corrección de este tipo de novedades. Cámaras: Sea cual fuese la cámara usada, en la medida que la definición de los marcadores e impresos aumente, el proceso de reconocimiento será más exigente, razón por la cual entre mayor sea la resolución de la cámara más exitosa será la visualización RA. 6.- Realidad Aumentada en Colombia En nuestro país existen varias empresas que tienen incluido en su portafolio de negocios la Realidad Aumentada especialmente dirigida al área de la publicidad y el mercadeo, mostrando productos y algunos servicios relacionados con esa puntual aplicación. A diferencia de lo que pasa en el resto del mundo, en Colombia el tema ha tenido poca difusión y reconocimiento desde las Universidades y sus centros de investigaciones, tomando algo de tracción por cuenta de periódicos impresos de circulación masiva como EL TIEMPO, El COLOMBIANO y recientemente ADN, que han venido incorporando experiencias de Realidad Aumentada especialmente dirigida al segmento móvil (Smartphones y tabletas). Se espera que a partir del 2013 este tema cobre más vigencia y desarrollo en atención a las varias tesis de grado que ya se vienen desarrollando en algunos programas de maestría y doctorado, que sin ninguna duda, le mostrarán a la comunidad académica, las empresas y el estado su verdadero potencial. Para mayor información sobre los trabajos y proyectos desarrollados por el suscrito puede consultar este enlace Dr. Dávila: