A Cabana s/n 15590, Ferrol Tlf.: Fax.: jdenicolas@cisgalicia.org

Transcripción

1 REALIDAD VIRTUAL

2 Presentación IDC GALICIA El IDC Galicia (Interactive Digital Center) es el departamento del CIS Galicia dedicado al desarrollo de aplicaciones de Realidad Virtual, Realidad Virtual Aumentada y al estudio de nuevas utilidades en esos campos. Está formado por un grupo de profesionales cuyos perfiles abarcan todas las disciplinas precisas para generar este tipo de aplicaciones, desde el diseño y modelado 3D, pasando por el texturizado y hasta la programación de simulaciones que permiten al usuario final interactuar con el entorno virtual. Esta interacción con el entorno puede realizarse mediante un ordenador estándar, como cualquier otra aplicación informática, o mediante la utilización de elementos más complejos como cascos, guantes, sistemas de posicionamiento, CAVES, etc.. Introducción a la Realidad Virtual La Realidad Virtual es interfaz que ayuda a crear la ilusión de que el usuario está inmerso en una realidad generada por ordenador. Supone muchas veces un sistema de visualización avanzado acompañado de una interacción con el entorno tridimensional. Estos dos conceptos son fundamentales: Inmersión, sentirse dentro de la simulación, e Interacción, actuar sobre la simulación y obtener una respuesta de ella. La inmersión en un entorno 3D se consigue actuando directamente sobre los sentidos del usuario. Los sistemas de visualización actuales son de diferentes tipos y abarcan desde un ordenador normal de escritorio hasta CAVE S de realidad virtual, pasando por sistemas de múltiples pantallas que ofrecen al usuario diferentes niveles de realismo. Simulación en PC Pantalla estereoscópica 2 Simulación inmersiva CAVE

3 Pero la inmersión en un sistema de R.V. no sólo se consigue mediante la vista, aun siendo el sentido más importante para conseguirlo, la utilización de otros sistemas como un entorno de sonido envolvente o diferentes herramientas hardware para simular, por ejemplo, el tacto o peso de los objetos, nos pueden ayudar a aumentar la sensación de realismo. Como hemos dicho, aparte de la sensación de inmersión, otro aspecto importante en un sistema de R.V. es la forma en la que el usuario comunica al entorno sus acciones (interacción). En una simulación en un pc de escritorio podemos utilizar un ratón estándar; en sistemas más complejos podemos utilizar diferentes dispositivos de posicionamiento (TRACKING), joysticks, cascos o guantes, para indicar nuestra ubicación en el entorno y para actuar sobre él. Controlando todos estos elementos conseguimos que el usuario pueda moverse libremente por el modelo 3D y el entorno reaccione a sus movimientos y acciones (por ejemplo cambiando la perspectiva cuando mueve la cabeza, o abriendo una puerta al tocar el pomo). No viajamos solos. El IDC Galicia colabora activamente con otros grupos de R.V. del sistema de I+D de Galicia lo que nos permite tener un abanico de propuestas y soluciones muy amplio: Grupo de Procesado de Imaxe e RV (Universidad de Vigo - Vigo) Laboratorio de Sistemas (Universidad de Santiago - Santiago) VideaLab (Universidad de A Coruña A Coruña) Laboratorio de Enxeñería Mecánica (Universidad de A Coruña - Ferrol) Estos grupos han llevado a cabo diversos proyectos de R.V. que se pueden ver en exposiciones como la de Galicia Dixital en Santiago de Compostela. Han trabajado en diferentes campos como la representación de terrenos, geolocalización, pantallas multitáctiles, simuladores de maniobra con maquinaria compleja (grúas, excavadoras, buques, etc.) y la integración con todo tipo de elementos hardware (guantes, sistemas hidráulicos, cuevas estereoscópicas, ). Plataformas Tecnológicas. El IDC Galicia pertenece a las plataformas tecnológicas pesquera (TECNOPEIXE) y del audiovisual (I+DEA). 3

4 Desarrollos de Realidad Virtual La posibilidad de desarrollos de este grupo abarca prácticamente todas las áreas de explotación de la Realidad Virtual y se muestra a continuación una serie de ellos. Presentación Virtual de Producto. Permite generar una representación 3D del producto del cliente que no se limita a mostrar una imagen estática, sino que permite añadir diferentes tipos de interacción: decidir la visualización de partes aisladas del producto, visualizar su proceso de construcción, obtener información de la pieza o de la zona que se seleccione de ella, etc., todo ello en el momento en el que el usuario decida y pudiendo apreciar la pieza en 3 dimensiones. Artilugio generador de energía undimotriz 4

5 Configuradores. Son representaciones 3D de modelos industriales que permiten que el cliente aporte su gusto a los acabados o a la composición física de los modelos 3D. En este caso, un yate de 15 m que permite cambiar los colores de las moquetas, los tipos de madera de mesas y embellecedores,. para ajustar el diseño a los gustos de cada posible cliente. Configurador de un yate de fibra. Estudios de Ingeniería. Permite que los equipos de ingeniería revisen y validen los diseños con mayor facilidad. Esta capacidad se ve aumentada por la posibilidad de utilización de sistemas de gran formato tipo Cooper (pantalla plana estereoscópica) o CAVE (cuatro pantallas esteresoscópicas), las cuales además de tamaño real proporcionan visión tridimensional. Sobre ellas se pueden programar por ejemplo estudios de mantenibilidad, montaje y desmontaje, accesibilidad,etc. Cámara de Bombas de un petrolero 5

6 Diseño de interfaces avanzados. Engloba el diseño de diferentes equipos que nos permitan interactuar con el entorno 3D/Virtual. Un ejemplo significativo de este tipo de interfaces, puede ser el Botafumeiro Virtual presente en la exposición Galicia Dixital, en el cual en función de la tensión que los usuarios ejercen en la cuerda el modelo 3D del botafumeiro éste oscila con mayor o menor energía en pantalla. Simulador de paseo virtual Botafumeiro Virtual Simuladores. Permiten realizar simulaciones de equipos/maquinaria que requieran un entrenamiento previo. Esto facilitará la formación de sus operarios antes de enfrentarse a situaciones en la vida real y con equipos reales. Un ejemplo de esto es el desarrollo de un simulador de navegación y maniobra naval que estamos desarrollando actualmente o el simulador de una excavadora que incluye toda la física real;: rozamientos, momentos, tensiones, S imulador Naval Simulador de excavadora 6

7 Mantenimiento de equipos. Permite entrenar una secuencia guiada de órdenes para realizar tareas de mantenimiento en equipos de un modo actual e intuitivo, lo cual facilita la captación de conocimientos. Por ejemplo, nos facilita aprender la secuencia de montaje / desmontaje y prever los diferentes problemas que podemos encontrarnos en un entorno reducido, como puede ser el de este local de una fragata española. Ubicación de equipos en entornos reducidos Secuencia de desmontaje de equipos Patrimonial: Permite recrear unas construcciones en muchos casos ya desaparecidos. Mediante su modelado en 3D muestra a los espectadores cuales eran las formas y las dimensiones de los monumentos y construcciones. A mayores se les incluye información textual y/o sonora que aporta más datos, por ejemplo sobre la razón de su creación, las filosofías constructivas, usos, planes de gestión, etc. Patrimonio 7

8 Diseño y Prevención de Riesgos Laborales: Permiten por ejemplo reproducir una edificación (nave industrial, edificio de oficinas, local de espectáculos público, ) y estudiar y definir las rutas de evacuación y los puntos de reunión dentro del Plan de Emergencia del edificio. Cuando un usuario entra en la aplicación las flechas del suelo le indican hacia donde debe ir si surge una determinada situación de emergencia. Se incluyen todos los extintores, BIE s y demás elementos de seguridad que posee el edificio. Estudio de Rutas de Escape Edificación: Tras el diseño de una determinada vivienda o grupo de viviendas, con las herramientas de Realidad Virtual se puede facilitar el estudio de las zonas dudosas o problemáticas de un nuevo proyecto. Si esta tarea se realiza en una CAVE (cueva) se hará este estudio en escala 1:1 facilitando así el trabajo de los arquitectos. Permite también facilitar las tareas de carácter comercial al poder crear presentaciones interactivas que incluyan, no sólo imágenes de la propuesta, sino también otro tipo de informaciones relevantes en cada caso. Estas aplicaciones permiten un movimiento libre del espectador y la decisión de qué quiere observar en cada momento y cómo quiere observarlo. Por otro lado la estereoscopía (sensación realista de 3D) aporta una calidad de visualización muy superior a la visión 2D estándar de ordenador. 8

9 Diseños de Arquitectura Ingeniería Civil. Permite visualizar con gran claridad las propuestas del proyecto a las administraciones públicas. Como en otras ocasiones pueden incluirse en la aplicación rutas prefijadas para guiar a espectador y/o permitir su libre movimiento por el escenario. Se pueden intercambiar entre varias propuestas, ver el resultado de día y de noche, todo ello con un simple clic o la actuación con otros sistema de interacción. Diseño de Infraestructuras Portuarias. 9

10 Dos conceptos a mallores Realidad Virtual Aumentada. Consiste en un conjunto de aplicaciones y dispositivos que añaden información virtual a la información real existente. Esta es la principal diferencia con la realidad virtual, puesto que no sustituye la realidad física, sino que sobrescribe datos informáticos al mundo real. Una posible aplicación es el estudio del impacto visual de una futura urbanización en el entorno en el que se enclavará. Mediante un sistema hardware (visor) diseñado ex profeso y la correspondiente aplicación software se puede conseguir que situándose en el emplazamiento físico se nos muestre el modelo 3D sobre la visión directa del entorno. Vídeo estereoscópico. Actualmente estamos trabajando con técnicas de vídeo estereoscópico que permiten, mediante la grabación con dos cámaras al mismo tiempo, la generación de vídeo en tres dimensiones, que podrá ser visualizado con unas gafas de bajo coste incluso en un monitor estándar. Las nuevas cámaras de alta definición permiten registrar una gran amplitud de campo en cada toma, lo que mejora el resultado y la capacidad inmersiva de la aplicación final. A estas filmaciones estereoscópicas se puede añadir a posteriori información 3D o textual u otras imágenes para ampliar y completar la información que se quiere transmitir al usuario final, con lo que se crea una especie de Realidad Virtual Aumentada. 10

11 Equipamiento El IDC Galicia cuenta con una sala de desarrollo y otra de formación, una CAVE con tres paredes y suelo activos, un sistema de doble proyector portátil para proyección en cualquier superficie, un monitor autoestereoscópico de grandes dimensiones adecuado para su utilización en ferias y seminarios, y un sistema de pantalla táctil sin contacto. Todo este hardware está a disposición de las empresas e instituciones gallegas para que lo utilicen en las presentaciones a sus clientes en ferias, congresos, exposiciones o campañas comerciales. Revisión de Proyecto Patrimonial 11

12 Formatos de entrega Los formatos en los que se puede entregar una aplicación en R.V. son los siguientes: Para visualización en PC estándar. Será un archivo que permite su uso mediante dispositivos tradicionales como ratón, teclado u otro dispositivo señalador. Esta característica permite un mayor alcance a la hora de distribuir la simulación entre los potenciales usuarios. Corre sobre un visualizador gratuito que se puede descargar de internet o adjuntar con la distribución. Para proyección en estéreo. Mediante un sistema de dos proyectores y unas gafas estereoscópicas, es posible visualizar la simulación con una alta sensación de profundidad 3D. Esto nos ofrece una mayor sensación de realismo, lo cual nos permite un estudio más detallado y cercano a la realidad. Se usan unas gafas polarizadas, un dispositivo señalador estándar o que puede ser diseñado exprofeso e incluso otros dispositivos de muy diversos tipos. También hay posibilidad de obtener estereoscopía en pc estándar. Inmersión en CAVE (cueva). Permite al usuario sentirse totalmente inmerso en la simulación. El observador tendrá a su alrededor varias paredes (frontal, laterales, y suelo, p.e.), que le ofrecerán una auténtica sensación de realismo, y de que puede tocar los objetos, ya que estos parecen encontrarse a su lado en el centro de la sala. Permite observar el entorno 3D en tamaño real y hacerse una idea exacta de las dimensiones del modelo, de las sensaciones que este transmitirá en la realidad, de la ergonomía de un sistema, o de la sensación de claustrofobia que puede generar un local de reducidas dimensiones. José L. de Nicolás Sánchez IDC Galicia ; ; %20CASTELAN/main.htm 12