Realidad Aumentada: Teoría, Análisis De Su Desarrollo Actual Y Sus Posibles Aplicaciones En El Ecuador

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE SISTEMAS

DISERTACIÓN PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE

INGENIERA EN SISTEMAS Y COMPUTACIÓN

REALIDAD AUMENTADA: TEORÍA, ANÁLISIS DE SU DESARROLLO ACTUAL Y SUS POSIBLES APLICACIONES EN EL ECUADOR

AUTOR: Alfredo Muñoz

DIRECTORA: Ing. Beatriz Campos

QUITO, 2012

CAPÍTULO I: Fundamentos teóricos de la Realidad Aumentada ...... 1 1.1 El avance tecnológico ...... 1 1.1.1 Definición de avance tecnológico...... 1 1.1.2 Orígenes...... 2 1.1.3 Edad de Piedra...... 2 1.1.4 Edad de los metales...... 2 1.1.4.1 Edad de cobre y edad de bronce...... 2

1.1.4.2 Edad de hierro...... 3

1.1.5 La tecnología anterior a la edad media en diferentes civilizaciones...... 4 1.1.5.1 Egipcios...... 4

1.1.5.2 Antigua Grecia...... 4

1.1.5.3 Roma...... 4

1.1.5.4 China...... 4

1.1.5.5 Incas...... 5

1.1.6 Tecnología en la Edad Media...... 5 1.1.7 Filosofía de la Tecnología...... 5 1.1.7.1 Teoría Instrumental y Substantiva de la Tecnología...... 6

1.1.8 El dilema tecnológico...... 6 1.2 Orígenes e influencias de la Realidad Aumentada...... 8 1.3 Definición de la Realidad Aumentada y relación con otras realidades...... 9 1.3.1 La Realidad Aumentada y otras realidades...... 10 1.4 Características fundamentales de la Realidad Aumentada...... 12 1.4.1 Aumento...... 12 1.4.1.1 Realidad Aumentada no Visual...... 12

1.4.1.2 Sonido...... 13

1.4.1.3 Tacto...... 13

1.4.2 Portabilidad...... 14 1.4.2.1 Hardware, Ley de Moore y dispositivos portátiles...... 16

1.4.2.2 Baterías...... 17

1.4.3 Reconocimiento...... 19 1.4.3.1 Dispositivos de seguimiento mecánicos...... 23

1.4.3.2 Dispositivos de seguimiento magnético...... 23

1.4.3.3 Dispositivos de seguimiento acústico...... 25

1.4.3.4. Dispositivos de seguimiento visual...... 27

1.4.4 Visualización...... 29 1.4.4.1 Sistemas de Realidad Aumentada basados en Monitores...... 29

1.4.4.2 Sistemas Transparentes de Realidad Aumentada (See-through)...... 30

1.4.4.3 Sistemas Espaciales de Realidad Aumentada...... 31

1.4.4.4 Visualizadores Disponibles para sistemas de Realidad Aumentada...... 32

1.4.4.4.1 Visualizadores sujetos a la cabeza...... 33

1.4.4.4.1.1 Visualizador de Retina...... 33

1.4.4.4.1.2 Visualizador montado en la cabeza. (Head Mounted Display)...... 34

1.4.4.4.1.3 Proyectores sujetos a la cabeza...... 36

1.4.4.4.2 Dispositivos de mano...... 38

1.4.4.4.3 Visualizadores Espaciales...... 40

1.4.4.4.3.1 Transparencia por video basada en pantalla...... 41

1.4.4.4.3.2 Visualizadores espaciales de transparencia óptica...... 42

1.4.4.4.3.3 Dispositivos de visualización espaciales basados en proyección...... 42

1.5 Los sistemas y dispositivos básicos para su creación...... 44 1.5.1 Sistemas de información geográfica...... 44 1.5.2 GPS...... 46 1.5.2.1 Funcionamiento...... 46

1.5.2.2 Precisión de un GPS...... 47

1.5.2.3 El sistema de satélites GPS...... 47

1.5.2.4 Señal GPS...... 47

iii

1.5.2.5 Fuentes de error en la señal GPS...... 48

1.5.3 Teléfono Inteligente...... 49 1.5.3.1 Sistema Operativo...... 49

1.5.3.2 Software...... 50

1.5.3.3 Teclado con distribución QWERTY...... 50

1.5.3.4 Mensajes...... 50

CAPÍTULO II: Avances y situación actual de la Realidad Aumentada ...... 52 2.1 Introducción...... 52 2.2 Limitación en su desarrollo...... 59 2.2.1 Complicaciones de paralaje por el desfase de la cámara con respecto a los ojos...... 59 2.2.2 El continuo seguimiento de los ojos para aumentar el campo de visión y aprovecharlo como interfaz de interacción humano-máquina...... 60 2.2.3 La eliminación de los objetos reales que se sustituyen con los virtuales, o viceversa dentro de la Realidad Aumentada...... 60 2.2.4 Complicaciones en lo referente a la complejidad de ambientes exteriores o la amplitud de una aplicación o contenidos a ambientes no preparados...... 60 2.2.5 El lento accionar del cálculo de transformaciones geométricas con respecto al despliegue de video...... 61 2.2.6 Interoperabilidad...... 61 2.3 Ventajas de las aplicaciones de Realidad Aumentada...... 62 2.3.1 Introducción...... 62 2.3.1 Realidad aumentada en juegos...... 63 2.3.2 Realidad aumentada en marketing y ventas...... 66 2.3.3 Realidad aumentada en viajes y guías turísticas...... 69 2.3.3.1 Wikitude Travel Guide...... 69

2.3.3.2 Word Lens...... 70

2.3.4 Realidad aumentada en medicina...... 71 2.3.5 Realidad aumentada en el ejército...... 72 2.4 Condiciones estratégicas de implantación masiva de la Realidad Aumentada...... 74 2.4.1 Barreras para la adopción masiva de la Realidad Aumentada...... 74 2.4.1.1 Regulación...... 74

2.4.1.2 Limitaciones en la interfaz de usuario...... 75

2.4.1.3 Percepción...... 75

2.4.1.4 Experiencia...... 75

2.4.1.5 Necesidad de un detonante (trigger)...... 75

2.4.1.6 Preferencias en el uso de la Realidad Aumentada...... 76

2.4.1.7 Publicidad Aumentada no Autorizada (Spam)...... 76

2.4.1.8 Privacidad...... 76

2.4.2 Factores favorables para la adopción masiva de la Realidad Aumentada...... 77 2.4.2.1 Valor...... 78

2.4.2.2 Mejoras en la interfaz...... 78

2.4.2.3 Integración de la tecnología a distintas redes sociales...... 78

2.4.2.4 Experiencia...... 78

2.4.2.5 Ubicuidad...... 79

2.4.2.6 Disponibilidad de Teléfonos Inteligentes...... 79

2.4.2.7 Aumento en la publicidad para dispositivos móviles...... 79

2.5 Las nuevas tecnologías de comunicación y la Realidad Aumentada...... 79 2.5.1 Redes celulares 3G y 4G...... 80 2.5.1.1 Redes de tercera generación 3G...... 80

2.5.1.2 Redes de cuarta generación 4G...... 82

2.5.1.2.1 LTE Advanced (Long-term evolution Advanced)...... 83

2.5.1.2.2 IEEE 802.16m o WiMAX 2...... 84

2.5.2 Redes inalámbricas WLAN, WMAN...... 85 2.5.2.1 WLAN...... 85

2.5.2.1.1 Wi-Fi (IEEE 802.11)...... 85

2.5.2.1.2 HiperLAN...... 86

2.5.2.2 WMAN...... 87

2.5.2.2.1 Local Multipoint Distribution Service (LMDS)...... 87

2.5.2.2.2 HiperMAN...... 88

2.5.2.3 Near Field Communication (NFC)...... 89

2.5.2.3.1 Usos del NFC...... 90

2.6 Las nuevas aplicaciones para aumentar el conocimiento con la Realidad Aumentada...... 91 2.6.1 Realidad Aumentada y entrenamiento...... 92 2.6.2 Realidad Aumentada y aprendizaje basado en el descubrimiento...... 94 2.6.3 Juegos de aprendizaje y Realidad Aumentada...... 94 2.6.4 Realidad Aumentada para el modelado de objetos...... 95 2.6.5 Libros Aumentados...... 96 CAPÍTULO III: Proyectos actuales basados en la Realidad Aumentada ...... 100 3.1 Investigación de desarrollos de proyectos en el ámbito mundial de aplicación generalizada ...... 100 3.1.1 Yelp...... 100 3.1.2 Wikitude...... 102 3.1.3 World Lens...... 105 3.1.4 Google Sky Map...... 107 3.1.5 Layar...... 109 3.1.5.1 Layar Reality Browser...... 111

3.1.5.2 Layar Vision...... 112

3.1.6 Tat augmentedID – Recognizr...... 113 3.1.7 TagWhat...... 115 3.1.8 DishPointer Augmented Reality...... 118 3.1.9 ARDefender...... 119 3.2 Los centros de conocimiento y de innovación sobre Realidad Aumentada ...... 120 3.2.1 HitLabNZ ...... 120 3.2.2 MIT Media Lab (USA)...... 122 3.2.3 Georgia Tech's GVU Center (USA) ...... 125 3.2.4 Four Eyes Lab de la Universidad de California...... 126 3.2.5 Qualcomm Augmented Reality Game Studio...... 127 3.2.6 Sony CSL...... 128 3.2.7 Future Cinema Lab - Augmented Reality Lab...... 129

3.2.8 Christian Doppler Laboratory - Universidad Tecnológica de Graz...... 131 3.2.9 Naval Research Laboratory - Estados Unidos...... 132 3.2.10 Microsoft Research...... 133 3.2.11 R Lab - Academia Real de Arte, la Haya, Holanda...... 134 3.2.12 Columbia University Computer Graphics and User Interface Lab...... 135 3.2.13 Fraunhofer IGD - Instituto para la investigación aplicada de computación visual. .... 136 3.2.14 Chair for Computer Aided Medical Procedures & Augmented Reality - Technische Universität München...... 138 3.2.15 Wearable Computer Lab...... 139 3.2.16 Shared Reality Lab...... 140 3.3 Herramientas de desarrollo para aplicaciones de Realidad Aumentada...... 142 3.3.1 Herramientas para aplicaciones basadas en GPS...... 142 3.3.1.1 ARchitect Engine (Wikitude)...... 142

3.3.1.2 Metaio PC SDK (Unifeye SKD) ...... 143

3.3.2 Herramientas para aplicaciones basadas en reconocimiento...... 145 3.3.2.1 SLARToolKit - ToolKit de Realidad Aumentada para Silverlight y teléfonos con sistema operativo Windows...... 145

3.3.2.2 ARToolKitPro ...... 146

3.3.2.3 NyARToolkit ...... 147

3.3.2.4 FLARToolKit + FLARManager ...... 148

3.3.2.5 D'Fusion Studio...... 148

3.3.2.6 LinceoVR...... 149

3.3.2.7 AR-media Plugin para Google SketchUp...... 150

3.4 Modificaciones en el uso de dispositivos eficientes de última generación...... 151 3.4.1 Teléfonos celulares...... 152 3.4.2 Teléfonos Inteligentes...... 156 CAPÍTULO IV: Posibles escenarios del uso de la Realidad Aumentada y su impacto en la sociedad ecuatoriana ...... 162 4.1 Introducción...... 162 4.1.1 Justificación de la muestra...... 162 4.2 Plataformas de desarrollo y aplicación de Realidad Aumentada...... 167

vii

4.2.1 Realidad Aumentada de Escritorio...... 167 4.2.2 Realidad Aumentada para la Web...... 167 4.2.3 Realidad Aumentada Móvil...... 168 4.3 Aplicaciones Comerciales y de Marketing...... 171 4.3.1 Análisis estadístico del éxito de la Realidad Aumentada en el Ecuador en Marketing . 171 4.3.2 Análisis estadístico de Realidad Aumentada como forma de promoción...... 172 4.3.3 Análisis estadístico de es la Realidad Aumentada un factor influyente en la compra de un producto...... 173 4.3.4 Análisis estadístico de utilizaría cupones de Realidad Aumentada...... 175 4.4 Aplicaciones Médicas y de Imagen...... 176 4.4.1 Análisis estadístico del éxito de la Realidad Aumentada en el Ecuador en Medicina. . 176 4.4.2 Análisis estadístico de Realidad Aumentada en medicina mejora las probabilidades de éxito en las intervenciones quirúrgicas...... 178 4.4.3 Análisis estadístico de preferencia del uso de la Realidad Aumentada en el diagnóstico y seguimiento enfermedades...... 179 4.4.4 Análisis estadístico de la utilidad de la Realidad Aumentada para la tecnología de imagen médica ...... 180 4.5 Aplicaciones Educativas y de Comunicaciones...... 182 4.5.1 Análisis estadístico del éxito de la Realidad Aumentada en la Educación en el Ecuador...... 182 4.5.2 Análisis estadístico de la utilidad de los juegos de Realidad Aumentada en el aprendizaje...... 183 4.5.3 Análisis estadístico de la efectividad de la Realidad Aumentada en el aprendizaje por entrenamiento...... 184 4.5.4 Análisis estadístico del impacto de los gráficos de Realidad Aumentada en el aprendizaje ...... 186 4.6 Aplicaciones Conductuales y de Comportamiento...... 187 4.6.1 Análisis estadístico del éxito de las aplicaciones conductuales de Realidad Aumentada en el Ecuador...... 187 4.6.2 Análisis estadístico de la utilidad de la Realidad Aumentada en el tratamiento de fobias...... 189 4.6.3 Análisis estadístico de la confianza que genera la Realidad Aumentada al momento de tomar decisiones...... 190 4.6.4 Análisis estadístico de la percepción de los ecuatorianos y la Realidad Aumentada en el tratamiento de la ansiedad...... 192

viii

CAPÍTULO V: Conclusiones y Recomendaciones...... 194 5.1 Conclusiones...... 194 5.2 Recomendaciones...... 196 Glosario de Siglas...... 198 Glosario de Términos Técnicos...... 200 Bibliografía...... 203 Anexos...... 205

CAPÍTULO I: FUNDAMENTOS TEÓRICOS DE LA REALIDAD AUMENTADA

1.1 El avance tecnológico Desde los orígenes de la humanidad la búsqueda de soluciones a los retos que el ambiente y las circunstancias presentaban a la supervivencia de los primeros seres humanos y sus antecesores permitieron el desarrollo de herramientas y medios para superar las dificultades que la naturaleza imponía. Desde la edad de piedra los primeros seres humanos se valían de herramientas rudimentarias fabricadas en piedra que les servían de ayuda para su supervivencia, a medida que el tiempo avanzaba el descubrimiento de los metales permitió el desarrollo de mejores herramientas y armas que hicieron la diferencia entre las sociedades de aquellos tiempos, moldeando la historia entre las tribus con mayores avances tecnológicos de las que no. Con la aparición del método científico se anexo el conocimiento científico al desarrollo de tecnología que anteriormente sólo se valía del conocimiento empírico. Este avance permitió que las ramas de aplicación de las ciencias, como transformadoras de la sociedad, dieran como fruto, tecnologías que cambiaron el rumbo de la historia como la prensa, la computadora, los satélites, etc. La influencia tecnológica en las sociedades ha ido en incremento con el avance de la historia hasta convertirse en una fuerza importante en la dialéctica histórica y en un objeto inseparable de la humanidad. El uso ubicuo de la tecnología en la actualidad hace que las consecuencias no deseadas de su uso sean patentes en diferentes ámbitos, la generación de entropía, en todos los procesos del desarrollo tecnológico, parece en ocasiones opacar las ventajas aparentes del uso de la tecnología (Hokikian, 2002), existiendo corrientes de pensamiento que encuentran en el uso de la tecnología una fuerza perniciosa para la sociedad. La contaminación como consecuencia del uso de tecnología es un problema para la humanidad cada vez más dependiente de ella. La contaminación del aire y fuentes de agua ponen en peligro a la misma humanidad.

1.1.1 Definición de avance tecnológico. El avance tecnológico puede entenderse como el desarrollo sistemático de aplicaciones del conocimiento con fines prácticos para la vida humana o para

cambiar o manipular el medio ambiente. La tecnología incluye el uso de materiales, herramientas, técnicas, y fuentes de poder para hacer la vida más fácil o placentera y el trabajo más productivo. Mientras que la ciencia se ocupa de cómo y por qué pasan las cosas, la tecnología se enfoca en hacer que las cosas pasen.

1.1.2 Orígenes. La evidencia sugiere que la habilidad para fabricar y usar herramientas se origina hace alrededor de 4 millones de años atrás cuando los ancestros de los seres humanos y los chimpancés toman caminos evolutivos diferentes. Los chimpancés por si solos usan herramientas parecidas a lanzas para cazar y herramientas especializadas para recolectar hormigas arbóreas de troncos y vegetación. (Nishida, 2006).

1.1.3 Edad de Piedra. La tecnología existente en el periodo desde 3 millones de años A.C. al 3300 A.C., conocido como la Edad de Piedra se basaba principalmente en la fabricación rudimentaria de herramientas líticas. Las piedras usadas en estas herramientas fueron el sílex, pedernal y obsidiana. Para la fabricación de las herramientas se usaba el tallado por percusión en un inicio, para finales de la Edad de Piedra, en el paleolítico superior, se usa la presión como una mejora a la técnica de fabricación de estas herramientas. Como resultado de estos procesos se obtienen filos cortantes o lascas, cantos tallados, bifaces o hachas de mano puntas de lanza de piedra. A finales del Paleolítico superior durante la máxima especialización de la industria lítica, gracias al dominio de las técnicas de talla sobre el núcleo, talla sobre lascas y talla sobre láminas se obtienen microlitos que permiten la fabricación de nuevos instrumentos más complejos como las hoces neolíticas. Pertenecen también al paleolítico herramientas fabricadas con huesos como son las puntas de lanza, punzones, arpones de pesca, agujas de coser, anzuelos, etc.

1.1.4 Edad de los metales. 1.1.4.1 Edad de cobre y edad de bronce.

A finales de la edad de piedra y a inicios de la Edad de los Metales, en la Edad del Cobre o Calcolítico, se uso por primera vez un metal para la fabricación de herramientas y armas. Las herramientas de cobre se usaron conjuntamente con las herramientas de piedra en este período de transición. El principal uso del cobre por su maleabilidad y poca resistencia fue la fabricación de ornamentos, sin embargo se uso también para la fabricación de espadas, puñales y hachas planas. Debido a que el acceso al cobre era muy limitado, el impacto de la metalurgia en el Calcolítico fue leve.

No existe una marcada distinción entre la edad del cobre y del bronce ya que ambos materiales eran incipientemente usados a finales del Neolítico.

Se especula que el bronce, que consiste de una aleación de nueve partes de cobre y una de estaño, fue usado por primera vez en Turquestán y Siam o en Europa, en España y al oeste de Gran Bretaña ya que ambos metales se encuentran juntos en la naturaleza. El bronce ofrece la posibilidad de ser trabajado con mayor facilidad debido a que sus componentes son metales blandos. Los pueblos que desarrollaron la cultura del bronce fueron pueblos conquistadores, gracias a la ventaja en combate que presentaba la mayor resistencia de sus armas con respecto a las armas fabricadas en piedra o cobre. En esta época se deja de usar la piedra ya que los metales son maleables y resistentes.

1.1.4.2 Edad de hierro. El uso del hierro caracteriza el avance tecnológico del periodo comprendido entre el 1100 AC y el 200 DC, éste es el último periodo de la prehistoria Europea en el cual el hierro reemplaza al bronce como principal material para la construcción de herramientas y armas por su mayor dureza y flexibilidad, sin embargo el bronce sigue siendo utilizado para la fabricación de objetos de culto. Un hito tecnológico que define la edad de Hierro es el horno de fuelle que permite alcanzar temperaturas de alrededor de 1500 grados centígrados, lo que permite el calentamiento del metal para darle formas diversas con la utilización de moldes.

En la edad de hierro se fabricaron agujas de bronce, conocidas como fíbulas, con distintas formas y decoraciones. En la fabricación de brazaletes y broches de

cinturones se uso el vidrio, el bronce y el azabache. El hierro se uso en espadas, puntas de lanza y en escudos.

1.1.5 La tecnología anterior a la edad media en diferentes civilizaciones. 1.1.5.1 Egipcios. Los aportes tecnológicos de esta civilización empiezan por máquinas simples como el plano inclinado y la palanca. El papel egipcio hecho de papiro fue exportado por las cuencas del Mediterráneo. Los egipcios tienen un papel importante en el desarrollo de la tecnología naval, tanto en la fabricación de barcos como en la construcción de faros.

1.1.5.2 Antigua Grecia. En el periodo Helenístico, Herón de Alejandría fue el primero en inventar un motor a vapor simple, demostrando su conocimiento de sistema mecánicos y neumáticos. Los griegos demostraron su capacidad de investigación para posteriormente aplicarla en el desarrollo de nuevas tecnologías, un ejemplo de esto es el tornillo de Arquímedes, el mecanismo de Anticítera y la balista. Los arquitectos griegos fueron los primeros en usar cúpulas en sus construcciones, en inventar molinos de viento y de agua.

1.1.5.3 Roma. Los romanos son responsables del desarrollo de una agricultura sofisticada, mejoraron la tecnología del trabajo con hierro y de albañilería. Sus métodos de construcción de carreteras sólo llegaron a la obsolescencia cuando se desarrollo el macadán en el siglo XIX. Es destacable la Ingeniería militar y civil, la construcción de arcos, anfiteatros, acueductos, puentes de piedra la construcción de máquinas para el hilado y el tejido. Invenciones romanas notables son el códice, el vidrio soplado y el hormigón.

1.1.5.4 China. La civilización china es el origen de muchos inventos y descubrimientos primerizos entre los que se puede destacar el sismógrafo, los cerillos, el papel, el hierro colado,

el arado de hierro, el puente colgante, la carretilla, además fueron los primeros en usar gas natural como combustible los primeros en usar la brújula, los mapas con relieve, la ballesta y la pólvora.

1.1.5.5 Incas. Los Incas contaban con conocimientos de ingeniería lo que les permitió el empleo de piedras de más de una tonelada en sus construcciones. También construyeron canales de riego y sistemas de drenaje, permitiendo una agricultura eficiente. Algunos autores atribuyen el descubrimiento de la hidroponía a esta civilización.

1.1.6 Tecnología en la Edad Media. A pesar de que existe innovación en la arquitectura medieval, Europa no se distingue en la edad media por el desarrollo tecnológico en otros campos.

El molino de viento conocido ya por el año 644 DC es un logro de la tecnología medieval que tiene sus orígenes en Persia con un diseño característico de hélices horizontales que se unían directamente a un eje donde se encontraba la piedra del molino. Las primeras referencias al molino de viento en Europa datan del siglo XII y a diferencia del molino persa las hélices se encuentran dispuestas de manera vertical y son capaces de rotar 360 grados para obtener la mayor cantidad de energía del viento posible, esto hace necesario un mecanismo simple de engranajes para transmitir la energía al eje vertical.

1.1.7 Filosofía de la Tecnología. La filosofía de la tecnología no tiene un inicio claro, sin embargo se puede apuntar a los empíricos y racionalistas del principio del siglo XVII como el origen del pensamiento que combina a la ciencia y a la filosofía de nuevas maneras. Francis Bacon (1561 - 1626) ve a la ciencia y la tecnología como una forma de entender y dominar la naturaleza. Los contemporáneos de Bacon: Descartes (1596-1650), Leibniz (1646-1716) y Pascal (1623-1662) vislumbraron un mundo controlado por principios matemáticos.

Se cree que la autoría del término filosofía de la tecnología pertenece al pensador alemán Ernst Kapp quien escribió el Philosophie de Technik. Kapp emigró a Estados Unidos y se estableció en Texas lo que probablemente lo motivaría a pensar en la tecnología como un medio para superar la dependencia a la agreste naturaleza tejana del siglo XIX.

1.1.7.1 Teoría Instrumental y Substantiva de la Tecnología. Andrew Feenberg, explicando la Teoría Instrumental, presenta la idea de la tecnología como una herramienta lista para servir a los propósitos de sus usuarios. Por lo tanto la tecnología es neutral y carece de valor por sí misma, no es buena ni mala y puede ser usada para cualquier fin político y social deseado por la persona en su control.

En contraste con la Teoría Instrumental, la Teoría Sustantiva afirma que la tecnología constituye un objeto de control, que reestructura todo el sistema cultural. Heidegger cree que nos encontramos en una transformación del mundo y de nosotros mismos, en materia prima, esperando ser usada en un proceso. La tecnología no simplemente es un medio, sino que se ha convertido en un ambiente y una forma de vida, se ha transformado en un símbolo de estatus y es vista como una parte de la vida, no como algo que puede estar separado de ella.

1.1.8 El dilema tecnológico. La dependencia tecnológica de la sociedad, en conjunto con los efectos imprevistos del uso de tecnología, supone un dilema que presenta por un lado la tecnología, y sus beneficios esperados y las consecuencias no siempre previstas de su uso. Puede observarse que los efectos de la tecnología en la sociedad no son entendidos en su totalidad, debido a que sus consecuencias negativas pueden presentarse mucho después de su uso, como en el caso del Dicloro Difenil Tricloroetano (DDT) que tiene una persistencia en el suelo de de 2 a 15 años (US Environmental Protection Agency, 1989), lo que presenta la necesidad de reconocer los posibles efectos negativos antes de que sea demasiado tarde. Pero incluso en el caso de entender las consecuencias no deseadas del avance tecnológico, seríamos capaces de renunciar a este avance, se debe renunciar a la automatización en pos de asegurar trabajos para 6

las personas, reducir la producción en pos del equilibrio ambiental. Al contrario del determinismo tecnológico, la historia presenta ejemplos de grupos sociales que han resistido efectivamente a la tecnología como los ludistas y los amish.

Tabla 1.1. El Avance Tecnológico: Trayectoria y evolución en la Antigüedad.

Año Era Avance 4 millones Anterior a la Prehistoria. Ancestros de los seres humanos usan lanzas precarias y a.C. ramas para recolección de hormigas Edad de Piedra 2.85 M a.C. Paleolítico Bajo y Medio. Se utiliza sílex, pedernal y obsidiana para la a 30000 a.C. fabricación de puntas de lanzas, hachas. 30000 a.C. a Paleolítico Superior Cambia la técnica de obtención de lascas de percusión 10000 a.C. a presión, se obtienen microlitos y se fabrican herramientas más complejas: hoces, arpones, punzones, etc. Edad de los Metales 4000 a.C. a Calcolítico Se usa por primera vez un metal en la fabricación de 3000 a.C. herramientas, el cobre es usado para la fabricación de ornamentos, espadas, hachas planas, etc. 3300 a.C. a Edad de Bronce Se trabaja con mayor facilidad con bronce, se fabrican 500 a.C. sierras, martillos, clavos. Los pueblos que manejan el bronce se vuelven exitosos en la guerra. 1100 a.C. a Edad de Hierro Se usa el horno de fuelle, permitiendo calentar el hierro 200 d.C. para darle formas diversas. El hierro reemplaza al bronce en la fabricación de armas por su mayor resistencia y flexibilidad.

Elaboración: Alfredo Muñoz

Tabla 1.2. Aportes tecnológicos de diferentes civilizaciones anteriores a la Edad Media.

Año Civilización Aporte Egipcia Plano inclinado, palanca, papiro, tecnología naval: barcos, 2700 a.C. a 640 d.C. faros. Antigua Motor a vapor simple, tornillo de Arquímedes, el mecanismo Grecia de Anticítera y la balista, cúpulas en construcciones, molinos 1200 a.C. a 146 a.C. de viento y agua. Romana Desarrollo de la agricultura sofisticada, tecnologías de construcción y albañilería, construcción de carreteras, construcción de arcos, anfiteatros, acueductos maquinas de 753 a.C. a 476 d.C. hilado, tejido, códice, vidrio soplado, hormigón. China Sismógrafo, cerillos, papel, arado de hierro, uso de gas natural como combustible, brújula, puentes en suspensión, ballesta y 105 d.C. a 808 d.C. pólvora.

Elaboración: Alfredo Muñoz 7

1.2 Orígenes e influencias de la Realidad Aumentada. En la década de los 60 se dan los primeros pasos para lo que se convertiría en la Realidad Aumentada (RA), en al año de 1962 Morton Heilig inventa el Sensorama, una de las primeras máquinas capaces de brindar una experiencia de inmersión multisensorial a sus usuarios. En la misma década Ivan Sutherland inventa el primer visualizador de cabeza (Head Mounted Display HMD).

Le sucede en 1975, el establecimiento del laboratorio de realidad artificial “VideoPlace” en la Universidad de Connecticut por Myron Krueger, en el que se intentaba crear una realidad artificial que rodeara a los usuarios y que respondiera a los mismos valiéndose de cámaras de vídeo, proyectores, y un sistema de sensores para piso.

En los 90s Tom Caudell y David Mizell crean el término Realidad Aumentada para referirse a una capa sobrepuesta presentada por computadora al mundo real.

En el año 1992 aparece KARMA (Knowledge-based Augmented Reality for Maintenance Assistance) desarrollado por Steven Feiner, Blair MacIntyre y Dorée Seligmann, este sistema es un prototipo que usaba un head-mounted display para mirar a través de una impresora laser diagramas de sus componentes internos, como una guía para su mantenimiento.

En el año 1993 L. B. Rosemberg desarrolla Virtual Fixtures, uno de los primeros sistemas funcionales de RA en los Laboratorios Armstrong de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos.

En 1999 Hirokazu Kato crea la biblioteca de software ARToolKit para el desarrollo de aplicaciones de RA que captura imágenes de video y ópticamente calcula la posición y orientación de la cámara relativa a marcadores en tiempo real.

En el año 2000, Bruce H. Thomas desarrolla el juego ARQuake, una versión modificada del juego Quake de iD Software, diseñado para ser jugado en exteriores, usando tecnología de RA.

En el 2008 con el lanzamiento del teléfono Android G1, la aplicación Wikitude AR Travel Guide, enfocada al mercado de aplicaciones móviles para viajes, se convierte en la primera aplicación comercial de RA.

Para el 2009 la empresa austriaca Mobilizy presenta el Wikitude Drive - AR Navigation System para la plataforma Android como la primera aplicación totalmente funcional de cobertura global para navegación paso a paso que usa RA.

El mismo año la empresa Saqoosha presenta la adaptación del ARToolKit a Flash de Adobe con el nombre de FLARToolkit para Action Script 3.

En el 2011 en marzo Nintendo comercializa su consola de juegos portátil Nintendo 3DS que incluye un demo tecnológico de RA.

En el 2012 Google anuncia su Proyecto Glass, unas gafas de RA para explorar el mundo y compartir experiencias en redes sociales.

1.3 Definición de la Realidad Aumentada y relación con otras realidades. Se puede pensar en la RA como una tecnología avanzada de interfaz entre humanos y computadoras, que intenta mezclar o fusionar información generada por computadora con nuestras sensaciones del mundo real. (Thomas Caudell, 2001)

Igualmente se considera a la RA al aumento de la retroalimentación natural al operador con pistas simuladas, así como también se la define como una forma de Realidad Virtual donde el HMD del participante es transparente, permitiendo una vista clara del mundo real. (Proceedings of SPIE, 1995)

RA puede también ser parte de los Ambientes Virtuales, comúnmente conocidos como Realidad Virtual con la diferencia que mientras Realidad Virtual sumerge totalmente al usuario en un mundo imaginario, la RA permite al usuario observar el mundo real combinado con objetos superpuestos que complementan a la realidad en lugar de reemplazarla. (Paul Milgram, 1994)

De las definiciones anteriores podemos concluir que la RA es una tecnología avanzada de interfaz entre humanos y computadoras, parte de los Ambientes Virtuales, que fusiona información generada por computadora con el mundo real, permitiendo al usuario una mayor retroalimentación de su ambiente.

1.3.1 La Realidad Aumentada y otras realidades. Milgram distingue claramente los ambientes reales de los virtuales y la combinación de éstos para situar a la Realidad Aumentada y la Virtualidad Aumentada dentro su escala conocida como "Reality-virtuality continuum" en un espacio que él define como realidad mixta.

Figura 1.1. “Reality-virtuality continuum”.1

Realidad Mixta (RM)

Entorno Realidad Virtualidad Entorno Real Aumentada Aumentada Virtual (RA) (VA)

Para entender las relaciones de la RA, tanto con el Entorno Real como el Virtual y la Virtualidad Aumentada, es necesario establecer dos conceptos básicos, la realidad física y la realidad o ambiente virtual. Estableciendo que la primera, se refiere a una cualidad de existencia del universo independiente de uno mismo, regida por leyes físicas. Y que la segunda, trata de los ambientes artificiales creados por computadora y presentados a la persona, para simular su presencia física en escenarios imaginarios o del mundo real, de forma que la persona experimente con sus sentidos dichos escenarios como si se encontrara en ellos. Todo espacio entre el Ambiente Real y el Ambiente Virtual en el "Reality-virtuality continuum" de Milgram es considerado como Realidad Mixta, espacio en el cual se da una interacción de elementos virtuales y físicos en tiempo real.

1 Fuente: Augmented Reality: A class of display on the reality-virtuality continuum, Paul Milgram, Haruo Takemura, Akira Utsumi, Fumio Kishino.

La realidad mixta engloba a la RA porque combina el mundo real con mundos virtuales, donde objetos físicos y generados por computadora interactúan entre ellos en tiempo real para crear ambientes y ecosistemas de servicios ricos en información.

La RA se nutre de los ambientes reales y los complementa con diferentes tipos de información específica que pueden ser imágenes estáticas como etiquetas con información de una escultura o imágenes dinámicas como en juegos e incluso sonido, como una guía auditiva en un museo, etc., dando paso a la formación de componentes virtuales cuyos límites y forma se establece por la creatividad de sus diseñadores, diferenciándose así la RA del ambiente real puro porque presenta una interpretación flexible de la realidad. Los ambientes reales puros se encuentran circunscritos por las leyes físicas y la mecánica de sus interacciones y su modificación no es un hecho posible, favoreciendo el uso de la RA cuando se desee leer la realidad física de una manera alternativa.

La Virtualidad Aumentada es en esencia el opuesto de la RA donde el elemento principal que da el contexto, la temática, el tipo de interacción y sitúa los límites de ésta en el ambiente aumentado es el Elemento real. La Virtualidad Aumentada ve restringidos sus posibles usos debido a las limitaciones inherentes a los elementos reales del ambiente, sin embargo, se presta para el desarrollo de aplicaciones específicas como la investigación de simulaciones del US Army Research Laboratory basadas en física, proveyendo contexto y detalles adicionales no disponibles en sistemas puramente virtuales.

Los componentes de los Ambientes Virtuales son una parte esencial de los sistemas de RA porque determinan la interacción entre los usuarios y ésta, al facilitar a los usuarios la obtención de información pertinente a un contexto previamente establecido por el Ambiente Real, dentro del sistema de RA específico al uso para el que fue diseñado. El componente del ambiente virtual se presenta como un elemento flexible y susceptible a cambios según la necesidad de los Ambientes Aumentados.

1.4 Características fundamentales de la Realidad Aumentada. 1.4.1 Aumento. Para proporcionar una experiencia ampliada, los sistemas RA, deben hacer llegar a los usuarios el componente virtual por medio de estímulos sensoriales dirigidos a sentidos específicos. Los sentidos utilizados en la actualidad son la vista, el oído y el tacto. Cada uno de estos sistemas sensoriales posee características únicas en cuanto a la obtención de información y el procesamiento de la misma. Así dependiendo de las características del sistema aumentado se puede elegir la forma de aumento. La forma más común de aumento utiliza el sentido de la vista dada la cantidad de información que este sistema sensorial es capaz de percibir. Esta información es obtenida mediante los ojos en forma de fotones de luz, que a través de la retina generan impulsos eléctricos que son transmitidos por el nervio óptico hasta llegar al cerebro. Esta información es procesada por aproximadamente el 30% de la corteza cerebral en función de la percepción de la imagen por parte de los seres humanos. La resolución aproximada del ojo humano es de 250 mega píxeles tomando en cuenta la cantidad de células sensibles a la luz, 120 millones de bastones y los 6 millones de conos en cada ojo. Por esta razón la vista aporta mayor cantidad de información que los otros sentidos. Sin embargo de las ventajas antes mencionadas y a pesar de que la tendencia en el desarrollo de la interfaz para RA se dirige a generar una experiencia para el usuario basada en el impacto de los efectos visuales existen aplicaciones de RA que posibilitan el estímulo de otros sentidos diferentes de la visión para mejorar la experiencia aumentada.

1.4.1.1 Realidad Aumentada no Visual. La experiencia que brindan los sistemas de Realidad Aumenta, pueden separarse de su diseño cotidiano de presentación de imágenes, para modificar la realidad por uno, como el desarrollado en la Universidad de Konstanz en Alemania, que permite a personas no videntes recibir una señal auditiva de alerta cuando el sistema detecta un obstáculo próximo a la persona. Este sistema hace uso de una cámara infrarroja de un dispositivo Kinect sujeta a un casco que transmite la información visual

capturada por la cámara, transformada en instrucciones de audio, a un audífono inalámbrico, estas instrucciones pueden ser alertas o guías de navegación.

1.4.1.2 Sonido. Para capturar la energía transmitida en forma de ondas sonoras y asignarles sentido, el cuerpo humano hace uso del sistema auditivo periférico y central, el primero se encarga de la transformación de variaciones de presión sonora que llegan al tímpano en impulsos eléctricos y el segundo procesa la información recibida y asigna significados a los sonidos percibidos. Este procesamiento ocupa aproximadamente el 3% de la corteza cerebral.

El uso de sonido en RA, del cual existen en la actualidad ejemplos, como el desarrollo de guías de museos por compañías como DNP, permite usos innovadores de la tecnología como el experimento de RA llevado a cabo en el Laboratorio Ishikawa Komuro de la Universidad de Tokio, donde un proyector presenta una imagen en una superficie móvil en el que se añade un sonido envolvente que parece ser emitido desde la posición donde se proyecta la imagen.

No solamente se puede usar sonido de salida (output), en la interacción ser humano - computadora, en las aplicaciones de RA, también existe la posibilidad de usar sonido como interfaz de entrada como lo demuestra James Alliban en su aplicación para iPad Konstruct donde el usuario puede crear esculturas virtuales hablando, silbando o soplando en el micrófono del iPad para generar una variedad de formas tridimensionales de diferentes colores, creando así composiciones que pueden ser almacenadas en el dispositivo. (http://apps.augmatic.co.uk/konstruct).

1.4.1.3 Tacto. En los seres humanos, la capacidad de percepción de presión, temperatura, aspereza, dureza, etc. está a cargo del sentido del tacto o mecano-recepción, esta información es percibida mediante receptores nerviosos ubicados principalmente en la piel que posteriormente será interpretada. El procesamiento de la información táctil ocupa alrededor del 8% de la corteza cerebral.

Los Teléfonos Inteligentes actuales tienen capacidad de vibrar cuando se presiona un botón o joysticks con retroalimentación de fuerza, sin embargo la tecnología aún no permite una retroalimentación táctil de botones proyectados por los visualizadores de RA, por lo que se han llevado a cabo experimentos como el del departamento de procesamiento de datos de la Universidad de Oulu en Finlandia, donde se desarrolló el proyecto de interfaz inteligente Paula, que usa la mano del usuario en combinación con visualizadores transparentes de RA para dar una respuesta táctil al presionar un botón de un teclado virtual que se proyecta en una de las manos del usuario, haciendo ésta el interesante papel de interfaz de entrada y salida a la vez.

1.4.2 Portabilidad. Pese a que en sus orígenes los sistemas experimentales RA se basaban en configuraciones estáticas por las limitaciones tecnológicas, la RA por su naturaleza misma explora el mundo real, sin negar las posibles aplicaciones que los diseñadores desarrollen para sistemas de RA estática. El esfuerzo inicial por una RA móvil empieza en 1997, cuando en la Universidad de Columbia, se desarrolla un prototipo de sistema de RA para explorar el entorno urbano por S. Feiner, B. MacIntyre, T. Höllerer y A. Webster. Este sistema constaba de una computadora con GPS diferencial, una radio digital para acceso a Internet todo esto empacado en una mochila, adicionalmente, el sistema contaba con un dispositivo visualizador de mano de 2D y un visualizador 3D transparente, con seguimiento de movimiento sujeto a la cabeza. Este sistema combinó por primera vez la superposición de gráficos tridimensionales con la libertad de movimiento sin ataduras de la computación móvil para la investigación sobre el uso de computadoras que las personas puedan llevar en su vida cotidiana.

Figura 1.2. Sistema móvil de Realidad Aumentada (MARS).2

2 Fuente: http://graphics.cs.columbia.edu/projects/mars/mars.html 14

Esta investigación supuso el inicio de otros proyectos de investigación como la Guía de RA de Restaurantes desarrollada igualmente en la Universidad de Columbia en el 2001, posteriormente en el 2003 se usa en la Universidad de Tecnología de Vienna por pri mera vez un PDA (Personal Digital Assistant) para el desarrollo de una Guía móvil de RA para el interior de un local, el sistema contaba con el ordenador de bolsillo iPAQ 5450 donde funcionaba el sistema de RA de forma autónoma.

Figura 1.3. Realidad Aumentada para dispositivos de mano .3

3 Fuente: http://www.hitl.washington.edu/artoolkit/projects/ 15

1.4.2.1 Hardware, Ley de Moore y dispositivos portátiles. La ley de Moore, una ley empírica que sostiene que el número de transistores se duplica cada 18 meses, formulada en 1965 por el co-fundador de Intel, Gordon E. Moore ha venido cumpliéndose desde su formulación hasta la actualidad de forma continua, sin embargo nuevos retos económicos y de diseño de microprocesadores amenazan la continuidad de la Ley de Moore.

Cada iteración en la Ley de Moore toma aproximadamente dos años y supone un aumento predecible del 40% del costo de desarrollo de la tecnología de fabricación de microprocesadores lo que en los orígenes del desarrollo de esta tecnología significaba que muchas empresas podían asumir los costos asociados a la tecnología de fabricación de semiconductores para cada iteración, dejando en la actualidad, solamente a tres empresas: Intel, Global Foundries y Taiwan Semiconductor Manufacturing Company como las empresas tecnológicas capaces de avanzar en su desarrollo de semiconductores de acuerdo a la Ley de Moore.

Pese a los problemas en el cumplimiento de la Ley de Moore la tendencia histórica se dirige al desarrollo tecnológico de procesadores más rápidos, más pequeños y más baratos. Esta tendencia, es palpable especialmente en los teléfonos móviles y su paso desde los años 70s con los teléfonos un forma de ladrillo que permitían solamente llamadas de voz y tenían poca cobertura a los 80s con los teléfonos en forma de barra, que funcionaban ya con tecnología GSM, CDMA, TDMA y iDEN que necesitaban de menos energía que la generación anterior de teléfonos celulares para su funcionamiento y además de una mejora en la calidad del sonido, incluían mensajes por texto. En la década de los 90 los teléfonos ya funcionan con tecnología GPRS, HSCSD y WiDEN, por lo que eran capaces de transmitir datos y de acceder a Internet, además de poseer cámaras y poder enviar mensajes multimedia. Los Teléfonos Inteligentes se desarrollan a inicios de los 2000, utilizan tecnología GPRS, HSDPA y Wi-Fi, el poder de procesamiento de los Teléfonos Inteligentes hace que la plataforma móvil se vuelva clave y permite a los desarrolladores agregar funcionalidad a sus sistemas, el correo electrónico se convierte en la principal atracción de ventas. La era de los teléfonos Touch se inicia

con el iPhone a finales de los 2000, estos teléfonos cuentan con tecnología GPRS, HSPDA, EVDO y Wi-Fi, su interfaz se enfoca en el movimiento, cuenta con acelerómetro, GPS para la localización, una interfaz rica, centrada en la subscripción de contenidos que se convierte en una plataforma multimedia basada en Internet.

1.4.2.2 Baterías. Las primeras baterías comerciales de iones de Litio aparecieron en 1991 precedidas por varios inventos separados que incluyen el trabajo de Goodenough, Yazami y otros. El uso de ánodos de carbono/grafito intercalado eliminaron los problemas de la recarga deficiente del litio metálico debido a la formación de dendritas y depósitos de litio metálico granulado con una penalidad pequeña de voltaje solamente. Esto aumento los aspectos de seguridad del sistema de baterías de alta energía. El cátodo y el ánodo son compuestos intercalados de litio incorporados dentro de estructuras de electrodos unidas con polímeros basadas en Polifluoruro de vinilideno (PVdF). El polímero permite que la estructura respire el cambio de volumen que ocurre en los materiales activos durante la carga y descarga. La celda opera por intercalación y separación de iones de litio dentro de un ánodo y cátodo dependiendo si la celda está siendo cargada o descargada.

No existe litio metálico en la celda, solamente iones de litio, el electrolito es una mezcla de solventes álkil carbonatos con sales hexafluofosfato de litio para proveer conductividad.

Figura 1.4. Carga eléctrica de las baterías a través de los años. 4

4 Fuente: Ralph J. Brodd, Comments on the History of Lithium-Ion Batteries.

Ha existido un esfuerzo para desarrollar nuevos materiales, la batería original de oxido cobalto litio ha sido modificada por la incorporación de aditivos para estabilizar la estructura de sus cristales e incrementar su capacidad.

La investigación y desarrollo de nuevos materiales ha identificado nuevos carbones para reemplazar el ánodo de carbón duro original. Se han identificado materiales alternativos para la fabricación de ánodos entre estos óxidos de titanio litio y aleaciones nanoestructuradas estables de estaño, al igual que para la fabricación de cátodos como el óxido de cobalto nickel litio, óxido de manganeso litio y fosfatos de hierro litio.

El énfasis en el desarrollo de los nuevos materiales se ha relacionado con una mejora en seguridad al igual que con una mayor capacidad de la batería.

Dados los avances tecnológicos en miniaturización de componentes, mejoras de procesamiento y batería disponibles para el desarrollo de nuevos dispositivos combinados con las comunicaciones inalámbricas y el acceso a datos, los sistemas de RA son ya una realidad para los dispositivos como los Teléfonos Inteligentes y Tabletas, que cuentan no solamente con las capacidades antes mencionadas, sino que gracias al GPS y cámaras incluidas, son por su precio y disponibilidad la alternativa más práctica en la actualidad para el funcionamiento de sistemas de RA. Teléfonos Inteligentes como el Samsung Galaxy SII y el iPhone disponen ya de varias alternativas de sistemas de RA, y Tabletas como la Samsung Galaxy Tab vienen ya con aplicaciones de RA por defecto.

1.4.3 Reconocimiento. Para que los sistemas de RA faciliten información coherente con el entorno real es necesario que el sistema conozca que tipo de información presentar, los sistemas de RA usan tecnología de seguimiento mecánico, magnético, acústico y de visión para este fin.

Para ser capaces de determinar la posición del usuario dentro de un área monitoreada, los sistemas de RA deben determinar primero la posición, la dirección y la velocidad del movimiento. Se han desarrollado técnicas para enfrentar este problema:

Localización Relativa, que consiste en evaluar la posición y orientación integrando información de diversos sensores, usualmente sensores inerciales. La integración se realiza desde una posición inicial y es actualizada continuamente.

Localización Absoluta, es la técnica que permite a los vehículos determinar su posición cuando se encuentran en movimiento. Estos métodos usualmente confían en un transmisor de navegación, hitos activos o pasivos y mapas que concuerdan con señales basadas en satélites como el Sistema de Posicionamiento Global.

Los sistemas existentes pueden ser agrupados en dos categorías: objeto activo y objeto pasivo. Los sistemas de objeto activo incorporan emisores de señal, sensores y/o hitos ubicados en un entorno calibrado y preparado.

Los sistemas de objeto activo usan señales magnéticas, ópticas, de radio y acústicas.

Los sistemas de objeto pasivo se basan en registrar el ambiente, señales naturales o fenómenos físicos. Ejemplos incluyen brújulas para detectar el campo magnético de la Tierra, sensores de inercia que miden la aceleración lineal y movimiento angular, y sistemas de visión capaces de detectar características del entorno.

El seguimiento de objeto puede ser descrito a un conjunto de características clave que sirven como medida de desempeño para evaluación y comparación. Algunas de estas características son resolución, precisión y la respuesta del sistema.

• La resolución se relaciona a la exactitud con que el sistema puede localizar una posición.

• La precisión es el rango dentro del cual la posición puede ser considerada como correcta.

• La respuesta del sistema comprende la tasa simple que es la medida a la cual se consulta a los sensores por datos, la tasa de datos que es el número de posiciones computadas por segundo, la tasa de actualización que es la medida a la cual es sistema reporta nuevas posiciones y la latencia que es el tiempo transcurrido entre el movimiento de un objeto y su registro en la computadora.

Sturman en 2001 clasifica los sistemas de rastreo en tres grupos:

• Tecnología Inside-in.- esta tecnología emplea recursos y sensores que se encuentran sobre la persona. Estos rastreadores por lo general no proveen información tridimensional basada en el mundo real y su uso se restringe a áreas pequeñas. Un ejemplo de esta tecnología sería un guante con sensores de flexibilidad.

• Tecnología Inside-out.- esta tecnología emplea sensores en la persona que registran fuentes artificiales externas, como campos magnéticos generados artificialmente o fuentes naturales como rastreadores mecánicos de movimiento de cabeza usando una pared como referencia. Estos sistemas proveen información basada en el mundo exterior, pero su área de trabajo se encuentra limitada debido al uso de fuentes externas.

• Tecnología Outside-in.- esta tecnología emplea sensores externos que registran fuentes o marcadores artificiales en el cuerpo como sistemas basados en cámaras de video que registran el movimiento de la pupila y la cornea. Estos sistemas son considerados como los menos intrusivos pero bloquean la vista e igualmente suponen un espacio de trabajo limitado.

Tabla 1.3. Sistemas de Rastreo. 5

Tecnología Descripción Fortalezas Debilidades

Mecánica. Mide el cambio de Precisión. Intrusivo, debido a cuerdas. posición mediante la Baja latencia. Sujeto a desgaste de partes conexión física de mecánicas. No se presentan objetos remotos a un problemas de línea de punto de referencia vista o interferencia por unión de magnética. eslabones. Buena para rastreo de pequeñas dimensiones con precisión.

Magnética Usan transmisores Bajo costo. Las superficies ferro magnéticas o conductivas que producen Precisos. campos magnéticos causan distorsiones en el No se presentan que son detectados campo. problemas con la línea por receptores que Interferencia de vista. determinan los electromagnética de otros ángulos del campo y Resistentes a ruido. transmisores. su fuerza. Registran La precisión disminuye con movimientos de la distancia. cuerpo completo. Alta latencia debida al Largo alcance, del filtrado. tamaño de un cuarto pequeño.

Carente de fuente, Usan sensores Bajo costo. Solamente 3 grados de libertad. no inercial magnéticos pasivos, No se necesita de referenciados al transmisores. Dificultad de establecer campo magnético de movimiento entre Portátil. la Tierra para medir hemisferios magnéticos. alabeo, cabezada y guiñada para calcular aceleración angular y velocidad.

Óptica Usa diferentes Alta disponibilidad. Es necesaria línea de vista. detectores, desde Puede funcionar en Está limitado por la cámaras de video áreas grandes. intensidad y coherencia de

5Fuente: S. Zlatanova, Augmented Reality Technology. 21

ordinarias a diodos Rápido. la fuente de luz. emisores de luz No se presentan Pesado. (LEDs) para detectar problemas de luz ambiental o luz Caro. interferencia emitida bajo control magnética. del dispositivo de seguimiento de Alta precisión. posición. Usualmente se usa luz infrarroja para evitar interferencia con otras actividades.

Acústica Usa tres micrófonos Bajo costo. Interferencia de ruido ultrasónico. (Ultrasonido) y tres emisores para No hay problemas de calcular la distancia interferencia Baja precisión debido a que desde la fuente al electromagnética la velocidad del sonido en el receptor por medio aire varía con las Liviano. de triangulación. condiciones climáticas. Usa frecuencia Recepción de pulsos ultrasónica superior “fantasma” causa por ecos. a los 20 KHz para que el emisor no sea Se necesita de línea de escuchado. vista.

Inercial Usa acelerómetros y Rango ilimitado. Solamente 3 grados de libertad. giroscopios. La Rápido. orientación de un Deslizamiento. No existen problemas objeto se calcula la de línea de vista. Baja precisión para cambios tasa de giro y la de posición lentos. velocidad angular en No existen problemas cada eje. Cambios de interferencia en la posición magnética. pueden ser Los sensores registran calculando la la orientación segunda integral de directamente. los valores del acelerómetro usando Pequeño tamaño. las orientaciones Bajo costo. conocidas.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

1.4.3.1 Dispositivos de seguimiento mecánicos. Los sistemas de seguimiento de posición mecánicos, conocidos también como goniómetros o exoesqueletos, miden las posiciones del cuerpo de una persona por medio de ataduras mecánicas. El exoesqueleto debe estar sujeto físicamente al usuario. Puede basarse en el cuerpo, cuando el sistema completo está sujeto al usuario que puede moverse libremente o bien puede basarse en tierra cuando el exoesqueleto está sujeto al suelo o a una estructura rígida, en la que el usuario puede moverse dentro de los límites permitidos por el dispositivo. La latencia para los sistemas de seguimiento mecánicos es muy corta, de alrededor de 5 milisegundos, su tasa de actualización es alta con 300 actualizaciones por segundo, y son precisos.

Su desventaja principal es que le movimiento de los usuarios se encuentra restringido. Un ejemplo de sistema de seguimiento mecánico es el “Boom” desarrollado por Fake Space Labs (http://www.fakespacelabs.com).

Los dispositivos de seguimiento inercial representan un enfoque mecánico diferente, basado en el principio de preservación de momento angular.

Estos dispositivos de seguimiento usan giroscopios en miniatura para medir los cambios de orientación. Si se requiere la habilidad de seguimiento de 6 grados de libertad, estos deben se proporcionados por algún dispositivo de seguimiento de posición. Un giroscopio consiste de una rueda que gira rápidamente suspendida en una carcasa. Las leyes de la mecánica hacen que la rueda resista cualquier cambio de orientación. Esta resistencia puede ser medida y convertida en valores de alabeo (roll), guiñada (yaw) y cabeceo (pitch). Los dispositivos de seguimiento inercial son rápidos y precisos y debido a que no tienen una fuente separada, su rango, solamente está limitado por la longitud del cable conectado a la caja de control o computadora. La principal desventaja es la variación entre los valores actuales y los reportados que se acumulan en el tiempo y que pueden llegar a 10 grados por minuto.

1.4.3.2 Dispositivos de seguimiento magnético.

Los dispositivos de seguimiento magnético son usados para capturar coordenadas de traslación (x, y, z) y las coordenadas de rotación: guiñada, cabeceo y alabeo (y, p, r). El seguimiento magnético es usado común mente como una interfaz a un mundo virtual, por ejemplo al rastrear el movimiento de cabeza, manos o un dispositivo de entrada. Algunos rastreadores magnéticos pueden seguir a varios dispositivos simultáneamente , por lo tanto esta tecnología puede ser una opción para la captura de movimiento de cuerpo completo. Esta información puede ser usada en tiempo real para dirigir el movimiento de un personaje virtual o puede ser grabado para dar a actores virtuales movimientos real istas.

Figura 1.5. Rastreo con 6 grados de libertad. 6

Dependiendo del número de direcciones a seguir, los sistemas magnéticos pueden tener diferentes grados de libertad (DOF). 1 grado de libertad (dirección y por ejemplo) se consigue con un rollo de alambre envuelto en dirección al eje y. De acuerdo a la re gla de la mano derecha, si el pulgar coincide con la dirección de y, la dirección de los dedos restantes es la dirección hacia donde debe envolverse el alambre. Al pasar una corriente a través de este alambre se crea un campo magnético en la dirección dese ada. Entonces el campo creará una corriente proporcional a la fuerza de la corriente en el transmisor y a la distancia entre el transmisor y el alambre enrollado del sensor. Ya que se conoce la fuerza del transmisor es posible determinar la distancia entre el transmisor y el sensor. En el

6 Fuente: http://www.virtualreality.net.au/6DOF_Tracker 24

caso que se usen 2 grados de libertad es necesario usar un segundo alambre enrollado. La corriente generada por el campo magnético se debilita en el sensor a medida que se separa del transmisor, pero la corriente del sensor también se debilita si no se encuentra en una línea recta del transmisor por lo tanto si el sensor es rotado se recibe una señal más débil. El problema se encuentra en que no se conoce si la debilidad de la señal es causada por la rotación del sensor o por la distancia.

En un sistema de 6 grados de libertad, el transmisor consiste de tres ejes ortogonales (x, y, z) enrollados de alambre. Una corriente pasa por cada eje. El sensor consiste de igual manera en un conjunto de tres alambres enrollados. Dependiendo del sistema, la variación de fuerza de la señal o la multiplexación por tiempo es usada para aislar los tres campos magnéticos. El trabajo de filtración es mucho más intenso en este caso ya que la matemática requerida es más complicada que relación directa entre corriente y distancia en el caso de 1 grado de libertad.

Los rastreadores electromagnéticos poseen un transmisor que emite un campo electromagnético a lo largo de tres ejes ortogonales que son detectados por sensores. Los sensores reportan la información acerca de la posición y orientación respecto a la fuente. Existen dos problemas con los sistemas electromagnéticos. El primero la latencia que es el tiempo de tardanza entre el movimiento del sensor y el tiempo en que se reporta. En la actualidad los sistemas tienen una latencia de alrededor de 0.1 segundos. Otro problema es la precisión, los dispositivos de seguimiento electromagnéticos son muy sensibles a la presencia de metal y se vuelven poco confiables. Una ventaja de estos rastreadores es que pueden ser movidos libremente y no son perturbados por objetos no metálicos como el cuerpo del usuario.

1.4.3.3 Dispositivos de seguimiento acústico. Los dispositivos de seguimiento acústico usan ultrasonido para medir la posición y orientación de un objeto específico. Se pueden distinguir dos enfoques básicos. Seguimiento por tiempo de vuelo y seguimiento por coherencia de fase.

El seguimiento por tiempo de vuelo funciona midiendo en tiempo necesario para que un sonido emitido por transmisores en el objetivo lleguen a sensores

localizados en posiciones fijas en el entorno, los transmisores emiten sonidos en tiempos fijados con anterioridad y sólo un transmisor emite a la vez. Al medir cuando un sonido llega a los diferentes sensores el sistema puede determinar el tiempo que tomó al sonido viajar desde su ubicación inicial hasta los sensores, y por lo tanto calcular la distancia entre el objetivo y los sensores. Al existir solamente un punto dentro del espacio delimitado por los sensores que satisfaga las ecuaciones para la distancia, la posición del objeto puede ser determinada. El principal problema, de estos sistemas, es la baja tasa de actualización debido a la velocidad del sonido en el aire. Otros problemas que se presentan en los sistemas acústicos se deben a que factores ambientales como la temperatura, la presión barométrica y la humedad afectan la difusión del sonido en el aire.

El seguimiento por coherencia de fase trabaja midiendo la diferencia en fase entre las ondas de sonido emitidas por un transmisor en el objetivo de otras ondas emitidas desde otro transmisor localizado en un punto de referencia. La fase de un sonido representa la posición de una onda sonora y se mide en grados: 360 grados, es equivalente a la diferencia de una longitud de onda. Esto se entiende si se piensa en el sonido como una función Seno. El gráfico de la función Seno y Coseno describe un circulo a medida que el ángulo progresa de 0 a 360 grados. Después de 360 grados (un ciclo o una longitud de onda), el gráfico retorna a su punto inicial.

Figura 1.6. Función Seno y Coseno.

0.5

50 100 150 200 250 300 350

y=sen(x) -0.5 y=cos(x)

-1

Elaboración: Alfredo Muñoz.

Mientras la distancia viajada por el objetivo sea menos a una longitud de onda entre actualizaciones, el sistema puede actualizar la posición del objetivo. Al usar varios transmisores, se puede calcular también la orientación. Debido a que los sistemas de seguimiento por coherencia de fase trabajan actualizando periódicamente la posición del objeto, en lugar de medir la posición absoluta cada vez, el seguimiento por coherencia de fase está sujeto a la acumulación de errores en el tiempo.

1.4.3.4. Dispositivos de seguimiento visual. La visión es comúnmente usada en los sistemas de RA, a diferencia de otras tecnologías activas o pasivas, los métodos de visión pueden estimar la posición de la cámara directamente de la imagen observada por el usuario. La estimación de la posición se relaciona usualmente al objeto u objetos de interés y no al sensor o emisor ubicado en el entorno. Este presenta varias ventajas: el rastreo se puede realizar con objetos en movimiento, la medida de seguimiento realizada desde la posición de vista minimiza el error de alineamiento visual, la precisión del seguimiento varía en proporción al rango del o los objetos en la imagen. La capacidad de seguimiento de postura y el medir los errores residuales son una

capacidad única de los sistemas basados en visión, sin embargo los sistemas de visión no son robustos y su costo computacional es alto.

Todos los sensores de seguimiento tienen limitaciones. El rango de registro de los sensores como las fuentes de interferencia generadas por el hombre o por fuentes naturales limitan los sistemas de objeto activo. Los sistemas de objeto pasivo también están sujetos a la degradación de la señal, por ejemplo, inadecuada iluminación afecta a los sistemas de seguimiento por visión y la distancia a materiales ferrosos distorsiona a las brújulas. Los sensores inerciales miden la aceleración y movimientos angulares por lo que sus señales deben estar integradas para calcular posición y orientación. El ruido, la calibración de errores, y la aceleración de la gravedad introducen errores a estas señales que dan como resultado un deslizamiento en la posición y orientación calculada. Los sistemas híbridos intentan compensar las limitaciones del uso de una sola tecnología, usando sensores de varias tecnologías para producir resultados fiables. El principal sistema hibrido es la combinación de un sistema magnético de objeto pasivo, combinado con un sistema de seguimiento mediante visión. Los datos de un giroscopio inercial pueden incrementar la fiabilidad y la eficiencia computacional de un sistema de visión al proporcional un estimado relativo de la orientación de la cámara cuadro a cuadro, mientras que el sistema de visión puede corregir el error acumulado del sistema inercial.

Los sistemas de visión hacen un seguimiento de los movimientos en imágenes de 2 dimensiones, que son estimadas con la ayuda de los sensores de giroscopio. El sistema de visión por otra parte corrige los errores y el deslizamiento de los estimados inerciales. En un sistema de visión, uno de los mayores problemas es el tipo de características que pueden ser rastreadas. Se pueden utilizar diferentes enfoques como: planillas, puntos, líneas, esquinas, colores y combinaciones de los anteriores.

El seguimiento por planillas basa su búsqueda en escenas del mundo real. Las planillas son pequeñas imágenes que pueden ser usadas en diferentes posiciones de cámara. Planillas confiables pueden ser extraídas automáticamente y su posición estimada de igual manera. El seguimiento por planillas tiene precisión de alrededor

de 1 cm si características cercanas a 1m son visibles. Estos sistemas pueden funcionar incluso cuando existan menos de tres características a la vista.

Los puntos de una esquina combinados con una orientación conocida es una forma muy rápida de rastreo y probablemente el primer algoritmo de rastreo del mundo real basado en cámara que pudo ser ejecutado en tiempo real en una computadora de escritorio.

Las esquinas como el cruce de líneas o medidas de gradiente y curvatura pueden usarse para corregir el deslizamiento de un sistema inercial usando detectores de curvatura o de esquina encajando esas esquinas con la proyección de una figura geométrica antes establecida.

La correspondencia de líneas es el sistema más usado. Kosaka y Nakazawa usan un modelo tridimensional del entorno y buscan su correspondencia con líneas de su base de datos usando una transformada de Hough en la imagen. Ellos alcanzan precisiones menores al centímetro y orientaciones de un grado cuando la distancia de la cámara es de alrededor de 20 cm, sin embargo necesitan de 2.5 segundos para procesar un cuadro, por lo que es un algoritmo lento comparado con otras alternativas.

El color puede ser una forma de mejorar la fiabilidad del seguimiento, sin embargo esta alternativa no ha sido explorada lo suficiente ya que los colores son cambiantes dependiendo de la posición del usuario y las condiciones cambiantes de luz.

1.4.4 Visualización. 1.4.4.1 Sistemas de Realidad Aumentada basados en Monitores. Los Sistemas de RA basados en monitores o pantallas permiten a los usuarios observar el mundo real y las imágenes virtuales superpuestas a la vez en una pantalla, sin la necesidad de usar lentes especiales. Esta aproximación a la visualización en la RA es usada ampliamente en laboratorios para probar sistemas y crear demostraciones de bajo costo. Para hacer posible la integración de entre el objeto virtual dentro de las imágenes de video del mundo real, la posición exacta

del objeto con respecto al mundo real es indispensable. La configuración de los sistemas basados en monitores se presenta a continuación.

1.4.4.2 Sistemas Transparentes de Realidad Aumentada (See-through). Los sistemas RA transparentes son complejos, porque permiten a los usuarios observar el entorno al rededor de ellos, para maximizar la percepción del mundo real. La mayoría del aumento en pantalla se logra usando espejos para superponer ópticamente gráficos generados por computadora en escenas vistas directamente del mundo real. Los sistemas transparentes de RA pueden ser sistemas montados en paneles o bien HMDs.

La escena generada por computadora es proyectada a la vista del usuario considerando la posición y la dirección de la cabeza obtenida de un sistema de seguimiento de la cabeza del usuario. Cuando el usuario mueve su cabeza los objetos virtuales deben ser redibujados con respecto a la nueva posición del usuario. Esto presenta dificultades técnicas que tienen que ser resueltas para el correcto funcionamiento de sistema de RA, entre estas dificultades se encuentran la determinación precisa de la posición del usuario, la calibración y correspondencia del punto de vista del usuario, el campo de vista adecuado, así como también se presentan dificultades perceptuales por los efectos del ocultamiento de los objetos reales por los virtuales. Estos problemas se intensifican cuando los sistemas transparentes de RA se construyen para que la experiencia aumentada se presente de manera estereoscópica.

Algunas de estas dificultades tecnológicas pueden ser parcialmente eliminadas reemplazando los dispositivos ópticos transparentes por un HMD que use video, creando así lo que se conoce cómo "transparencia por video". Estas pantallas presentan ventajas desde el punto de vista tecnológico y el perceptual incluso aun cuando se presentan nuevos problemas debido a la necesidad de crear un sistema de cámaras que se alinee con el punto de vista de los ojos del usuario. En el esquema se presenta el funcionamiento de un Sistema Transparente de RA. La escena real es grabada por la cámara de video. La cámara realiza una proyección de perspectiva en un plano en 2D de un mundo en 3D. Parámetros internos de la cámara como la

longitud focal y la distorsión de los lentes, y externos como la posición y orientación de la cámara determinan directamente cómo se proyecta la imagen en el plano 2D. Luego un sistema de gráficos por computadora genera una imagen virtual dentro de un cuadro de referencia. El sistema gráfico necesita información respecto de los parámetros de la escena real para poder presentar el o los objetos virtuales en una posición y orientación adecuada, para posteriormente presentar la imagen compuesta y permitir la visión de RA.

1.4.4.3 Sistemas Espaciales de Realidad Aumentada. El enfoque en los Sistemas Espaciales es muy similar a los anteriores sistemas de RA con la diferencia que la imagen bidimensional se proyecta en una superficie que se encuentra fija en un lugar como por ejemplo las imágenes bidimensionales pueden ser "pintadas" sobre la superficie. Para crear la ilusión que los objetos virtuales son registrados en los objetos reales, al igual que en los sistemas transparentes de RA es necesario el cálculo de diferentes parámetros como la posición del usuario, los variables de proyección del proyector y la forma de la superficie del objeto real en el ambiente real, para poder presentar en su superficie la proyección del objeto virtual. Sin embargo también existen diferencias en los parámetros a ser calculados en referencia a los sistemas transparentes de RA como las relaciones de oclusión como cuando un objeto real puede bloquear a un objeto virtual pero un objeto virtual no puede bloquear a un objeto real. Por ejemplo levantar la mano en frente de la cara bloquea al objeto virtual detrás de ella, pero un objeto virtual no puede ocultar a un objeto real a pesar que la intensión sea flotar frente a éste. El mayor de los problemas de los sistemas espaciales de RA es su dependencia de las propiedades de las superficies de proyección, idealmente un objeto de color claro de superficie plana y uniforme es necesario, es muy difícil presentar imágenes vívidas en superficies con reflectividad muy elevada o muy baja o en superficies oscuras. La iluminación ambiental también puede afectar el contraste de las imágenes. Otro problema se puede presentar debido a la sombra causada por los usuarios. La RA Espacial solamente permite el seguimiento activo de un solo usuario en un momento determinado porque las imágenes son creadas en el ambiente físico en lugar de en el espacio individual del usuario. Esta limitación

ha sido resuelta usando lentes obturados por multiplexación de tiempo para permitir el seguimiento activo de más usuarios.

1.4.4.4 Visualizadores Disponibles para sistemas de Realidad Aumentada. Las pantallas para los sistemas de RA usan un conjunto de componentes ópticos, electrónicos y mecánicos para generar imágenes en algún lugar en la vía óptica entre los ojos del observador y el objeto físico a ser aumentado. Dependiendo de la óptica usada, la imagen puede ser formada en un plano o en una superficie compleja no plana.

La imagen a continuación ilustra las diferentes posibilidades del lugar donde una imagen se puede formar y el tipo de imagen que se produce dentro de las aplicaciones de RA tomando en cuenta la posición de los dispositivos de visualización con respecto al observador y al objeto real.

Figura 1.7. Generación de imagen para visualizadores de RA.7

Objeto real

7 Fuente: Oliver Bimer, Ramesh Raskar, Spatial Augmented Reality – Merging Real and Virtual Worlds 32

1.4.4.4.1 Visualizadores sujetos a la cabeza.

Las pantallas sujetas a la cabeza requieren que los usuarios lleven los dispositivos fijos en la cabeza. Dependiendo de la tecnología de generación de imagen, existen tres principales tipos de dispositivos:

1.4.4.4.1.1 Visualizador de Retina.

Los visualizadores de retina utilizan semiconductores laser de baja potencia para proyectar luz modulada directamente a la retina del ojo en lugar de proyectar la luz frente al ojo del observador. Esto produce una imagen brillante de alta resolución con un amplio campo de visión en comparación con los sistemas de visualización basados en pantallas, siendo su principal ventaja el brillo y contraste de la imagen y el poco consumo de energía del dispositivo, lo que favorece su uso para aplicaciones en exteriores, existen sin embargo desventajas en el uso de los visualizadores de retina como las imágenes monocromáticas en rojo debido al costo de láseres azules y verdes, la ausencia del sentido de adaptación ocular debido a que la luz laser elude el sistema motor ocular porque se proyecta directamente en la retina, y que versiones estereoscópicas de la tecnología no existen aún. Potencialmente las generaciones futuras de esta tecnología superarán estas desventajas para presentar imágenes estereoscópicas de color a altas resoluciones con un campo de visión amplio.

Figura 1.8. Visualizador sujeto a la cabeza de MicroVision .8

8 Fuente: http://www.microvision.com 33

1.4.4.4.1.2 Visualizador montado en la cabeza. (Head Mounted Display).

Este tipo de dispositivos se usan principalmente para aplicaciones de RA, existiendo dos tecnologías asociadas a este tipo de dispositivos: las transparentes por video y las transparentes por óptica. Las primeras hacen uso de la combinación de video y pres entan las imágenes a corta distancia en una pantalla montada en la cabeza, las segundas hacen uso de combinadores óptico s, sean espejos semitransparentes o pantallas LCD transparentes.

Los dispositivos de visualización montados en la cabeza presentan limitaciones generales referentes a cualquier dispositivo que se sujeta a la cabeza del usuario, entre otros como: Baja resolución en las imágenes generadas debido a la miniaturización de la s pantallas, sean estas solamente de los objetos virtuales en el caso de los dispositivos de transparencia óptica y de la imagen completa en el caso de los dispositivos de transparencia por video, el campo de vista limitado debido a las restricciones de la óptica aplicada, el balance entre los elementos ópticos pesados que causan incomodidad a los usuarios y los dispositivos ergonómicos con baja calidad de imagen, problemas con la percepción visual causados por la profundidad constante de la imagen en los d ispositivos de transparencia óptica que es causada por la diferente profundidad entre las imágenes del ambiente real y imagen de los objetos virtuales presentado en un plano fijo sujeto a la cabeza del observador, lo que fuerza a los ojos a continuamente c ambiar el enfoque entre las distintas profundidades de la imagen o a percibir todos los objetos con el mismo

enfoque dando lugar a que la imagen de una profundidad determinada sea borrosa, este fenómeno se lo conoce como el problema de la longitud focal fija.

Los dispositivos de transparencia óptica requieren de calibración dependiente del usuario y de la sesión de uso, y de un seguimiento preciso de la cabeza para asegurar una superposición de imágenes correcta. Para los dispositivos de transparencia por video los gráficos pueden ser integrados basándose en la precisión de los pixeles, pero el procesamiento de la imagen en los dispositivos de seguimiento óptico incrementa el tiempo de respuesta del sistema. Aumento en la incidencia de incomodidad debido a cinetosis de simulador causada por el plano de la imagen sujeta a la cabeza.

Figura 1.9. Sistema de visualización por transparencia óptica para oclusión mutua y visión estéreo en tiempo real (ELMO). 9

9 Fuente: http://www.lab.ime.cmc.osaka-u.ac.jp

(Izquierda) Imagen fantasma normal. (Derecha) Imagen mutuamente ocluida.

(Izquierda) Diseño óptico. (Derecha) Sistema actual sin cámaras.

Los dispositivos convencionales de transparencia óptica no pueden proporcionar un efecto consistente de bloqueo entre los objetos reales y los virtuales. Esto se debe a que la luz de las pantallas en miniatura que es reflejada por los espejos semitransparentes interfiere con la luz transmitida por la iluminación del ambiente real, para solucionar este problema se puede usar paneles LCD adicionales para bloquear selectivamente la luz ambiental de la luz de los gráficos dibujados.

1.4.4.4.1.3 Proyectores sujetos a la cabeza.

Visualizadores de proyección montados en la cabeza, HMPD por sus siglas en inglés redireccionan el frustum de los proyectores en miniatura con espejos semitransparentes para que las imágenes sean proyectadas en una superficie retro reflectiva que se encuentra al frente del observador. Una superficie retro reflectiva está cubierta con miles de cubos retro reflectores de esquina que reflejan la luz en el

mismo ángulo de la dirección de incidencia, estas superficies reflejan imágenes más brillantes que superficies normales que difuminan la luz.

Figura 1.10. Proyector sujeto a la cabeza. 10

a) Concepto simplificado de proyector sujeto a la cabeza b) y c) prototipos de proyectores sujetos a la cabeza.

Otro dispositivo de visualización que usan proyectores sujetos a la cabeza son los visualizadores sujetos a la cabeza proyectivos PHMD, estos proyectan las imágenes en superficies regulares en lugar de superficies especiales que se encuentren frente a la cara del observador, para la integración de estas imágenes en estéreo en el campo de visión del observador se utilizan dos espejos semitransparentes. Pese a que el funcionamiento de los PHMD difiere del los proyectores sujetos a la cabeza

10 Fuente: Hong Hua, Jannick Roland, 2001

y se asemeja más a los dispositivos sujetos a la cabeza de transparencia óptica, las imágenes no se presentan en pantallas en miniatura sino que son proyectadas en una superficie antes de ser reflejadas por los espejos semitransparentes.

Los efectos de inconsistencia entre acomodación y convergencia relacionados con los HMDs son disminuidos mediante la tecnología proyectiva de los HMPD. Tanto los PHMD como los HMPD permiten un amplio campo de visión sin la aplicación de lentes adicionales que causen distorsión en la imagen, también evitan distorsiones de paralelaje causadas por la incongruencia en la distancia entre pupilas cuando el HMD no está correctamente sujeto a la cabeza. Esta tecnología sin embargo, presenta limitaciones como la poca resolución y brillo de los proyectores o LCDs en miniatura, los HMPD requieren de una superficie especial retro reflectiva para presentar imágenes brillantes, separación estéreo y visión para múltiples usuarios, para los PHMD el brillo de las imágenes depende en gran parte de las condiciones de luz en el entorno, además los PHMD pueden ser usados únicamente en interiores porque requieren la presencia de un techo.

Estos dispositivos de visualización combinan las ventajas tanto de los proyectores como de los visualizadores sujetos a la cabeza, sin embargo, la necesidad de la superficie retro reflectiva hace que el uso de esta tecnología sea más viable para aplicaciones de Realidad Virtual que para aplicaciones de RA.

1.4.4.4.2 Dispositivos de mano.

Dispositivos como Tabletas, asistentes personales y Teléfonos Inteligentes combinan procesador, memoria, pantalla y periféricos de entrada en un solo artefacto, y gracias a las tecnologías de la comunicación permiten su uso móvil casi irrestricto. En estos dispositivos el enfoque de visualización preferido es el de transparencia por video donde la cámara integrada captura flujos de video en vivo del entorno que son combinados con imágenes de objetos virtuales antes de ser presentados al usuario. Sin embargo, también existen dispositivos de mano de transparencia óptica, por ejemplo el dispositivo de G. Stetten presentado en su trabajo "Real Time Tomographic Reflection: Phantoms for Calibration and Biopsy"

que consiste en de un transductor de ultrasonido que escanea cortes de ultrasoni do de objetos frente a él .

Figura 1.11. Sistema de ref lejo por tomografía en tiempo real .11

Estos cortes se presentan secuencialmente en el tiempo en una pantalla plana pequeña para ser posteriormente reflejados por un espejo semitransparente plano de forma que la imagen virtual esté exactamente alineada con el área del corte escaneado. La presentación estereoscópica no es necesaria en este caso porque la información visualizada se presenta en dos dimensiones y aparece correctamente alineada en el espa cio tridimensional. El uso de dispositivos de mano también presentan desventajas como:

El análisis de la imagen y la presentación de sus componentes es una tarea que requiere de mucho procesamiento, es por esta razón que algunos dispositivos que no cuenta con una capacidad de procesamiento adecuada para aplicaciones de RA presentan resultados con retardos y con una velocidad de fotogramas (frame rate) baja. Estos dispositivos usualmente de unidades de punto flotante lo que hace que

11 Fuente: http://www.stetten.com/george/rttr/ 39

el procesamiento de imágenes y una presentación rápida de imágenes sea más difícil.

El pequeño tamaño de la pantalla de la mayoría de los dispositivos de mano restringe el campo de vista cubierto. Sin embargo el mover el dispositivo para navegar el espacio de información mayor al soportado por la percepción visual de la cámara da lugar al fenómeno conocido como efecto Parks que consiste en que al mover una escena en un visualizador fijo no es lo mismo que mover un visualizador sobre una imagen estacionaria por la persistencia de la imagen en la retina del observador. Por lo que si el visualizador puede ser movido, el tamaño efectivo del visualizador puede ser mayor que su tamaño físico, y una imagen más grande que la escena puede quedarse en la retina.

Los elementos ópticos y los chips sensores de imagen integrados en los dispositivos de mano de consumo general están diseñados para otras aplicaciones y consecuentemente tienen una calidad limitada para las tareas de procesamiento de imágenes. Por ejemplo, no permiten el cambio de enfoque. Las cámaras de foco fijo son efectivas dentro de un cierto rango de profundidad. Esto también se aplica a las imágenes de salida de los proyectores de mano si son usados para aumentar superficie con cierta variación de profundidad, debido a que las imágenes proyectadas pueden ser enfocadas en un plano solamente.

Comparados con los dispositivos sujetos a la cabeza, los dispositivos de mano no permiten un ambiente de trabajo de manos libres completo.

1.4.4.4.3 Visualizadores Espaciales.

A diferencia de los visualizadores de mano y los sujetos a la cabeza, los visualizadores espaciales separan la mayor parte de la tecnología de los usuarios y la integran al entorno. Existen tres diferentes formas de aumentar el entorno, mediante el uso de transparencia por video, transparencia óptica, o aumento directo.

Figura 1.12. Visualizadores Espaciales. 12

a) Modelo virtual, b) Entorno físico de visualización construido con poliestireno expandido (Espuma flex), c) y d) visualización aumentada.

1.4.4.4.3.1 Transparencia por video basada en pantalla.

Los Sistemas de RA basados en pantallas se los conoce con el nombre de Ventanas en el Mundo (windows on the world). Estos sistemas hacen uso de la mezcla de video, y pantalla, para fusionar imágenes en un monitor regular. El grado de inmersión dentro de un sistema de RA depende del campo de visión que puede ser superpuesto por gráficos. En los sistemas basados en pantalla este campo de visión se encuentra limitado por el tamaño del monitor, su alineación espacial y distancia respecto al observador por lo que ofrecen una experiencia de inmersión limitada. Los visualizadores de RA basados en pantallas presentan las siguientes desventajas:

12 Fuente: Kok-Lim Low, 1993.

• Pequeño campo de visión debido al tamaño de pantallas.

• Poca resolución de las imágenes fusionadas especialmente en las imágenes de video del mundo real.

La RA basada en pantallas es la técnica más comúnmente usada y representa la solución menos costosa ya que requiere de equipamiento estándar para PCs.

1.4.4.4.3.2 Visualizadores espaciales de transparencia óptica.

A diferencia de los visualizadores por transparencia de mano o sujetos a la cabeza, los visualizadores espaciales de transparencia óptica generan imágenes alineadas con el entorno físico. Estos sistemas requieren de espejos combinadores semitransparentes planos o curvos y pantallas transparentes para su funcionamiento. Debido a la naturaleza estática de este sistema de visualización, su uso para aplicaciones móviles no es posible. La interacción o manipulación directa de objetos reales y virtuales está limitada por la configuración de los dispositivos ópticos, de forma que es posible la interacción con los objetos localizados al frente de los dispositivos ópticos y no con los objetos localizados atrás de dichos dispositivos. Debido al tamaño limitado de la pantalla y de los combinadores ópticos los objetos virtuales fuera del área de visualización son cortados, a este efecto se lo conoce con el nombre de transgresión de ventana (window violation) y se produce también en los visualizadores de Realidad Virtual semi inmersivos.

Entre las principales ventajas que ofrecen los visualizadores espaciales de transparencia óptica están la vergencia de los ojos, mejoras ergonómicas, calibración simple y estable y mejor control del entorno (seguimiento, iluminación, etc.).

1.4.4.4.3.3 Dispositivos de visualización espaciales basados en proyección.

Estos visualizadores usan proyección frontal para integrar las imágenes directamente sobre la superficie de los objetos físicos en lugar de proyectarlos en un plano o una superficie en algún lugar dentro del campo visual de observador. Pueden usarse diferentes configuraciones de proyectores para mejorar el área

potencial de visualización y la calidad de las imágenes mediante el uso de un proyector único o múltiples proyectores estáticos o móviles.

En el caso de que las propiedades de las superficies puedan ser cambiadas por la superposición de imágenes no se requiere de una proyección estereoscópica ni la tecnología para separar imágenes en estéreo, en estos casos la percepción de profundidad está determinada por la profundidad física de la superficie de los objetos. Sin embargo si un objeto tridimensional va a ser visualizado al frente o a un lado de la superficie de un determinado objeto, un proyector estereoscópico dependiente de la vista va a ser requerido, al igual que en el caso de pantallas oblicuas.

Los visualizadores espaciales basados en proyectores presentan varios problemas:

• Las sombras generadas por un objeto físico o un usuario debido al uso de proyección frontal. Este problema puede ser resuelto con el uso de varios proyectores.

• Restricciones del área de visualización que está limitado al tamaño, forma y color de las superficies de los objetos físicos, por ejemplo no se puede visualizar un gráfico más allá de la superficie del objeto sin una pantalla colocada atrás del mismo. Igualmente este problema puede ser resuelto haciendo uso de varios proyectores.

• En el caso de que la configuración de los proyectores use solamente un dispositivo, los visualizadores espaciales basados en proyección restringen su uso a un usuario solamente cuando los objetos virtuales se visualicen con paralelaje (El desplazamiento o diferencia de la posición aparente de un objeto visto a lo largo de dos líneas de vista) diferente de cero.

• Los proyectores convencionales se enfocan solamente en un plano focal simple localizado a una distancia constante, en el que el plano no se encuentre a una distancia constante, las imágenes proyectadas en estas superficies no planas se presentan difuminadas o desenfocadas, los proyectores laser no son susceptibles a esta difuminación.

• Otro problema se presenta por el incremento de la complejidad del alineamiento geométrico y la calibración de colores a medida que el número de proyectores se incrementa.

Por otra parte los visualizadores espaciales basados en proyección superan varias limitaciones relacionadas con los visualizadores sujetos a la cabeza, a saber: mejor ergonomía, campo de visión teórico ilimitado, resolución esc alable y facilidad en la adaptación de los ojos debido a que los objetos virtuales se presentan la mayoría de las veces cerca de su localización en el mundo real.

1.5 Los sistemas y dispositivos básicos para su creación . 1.5.1 Sistemas de información geográfica.

Figura 1.13. ArcGIS .13

Hasta los años 50 la única forma de obtener imágenes medianamente confiables del relieve de la Tierra era mediante vuelos que se realizaron durante la Segunda Guerra Mundial, posteriormente con la aparición de la computadora y tecnología satelital para reg istrar imágenes, comienza el mejoramiento de la disciplina cartográfica. La puesta en órbita en 1966 del satélite Pageos y posteriormente el Landsat 1, equipado con equipos fotográficos de alta resolución , contribuyeron a la obtención de la imágenes de la Tierra que fueron el fundamento de los mapas

13 Fuente: http://water-and -earth.com/gis.htm 44

disponibles en la actualidad.

Figura 1.13. Satélite Pageos. 14

El progreso de la cartografía continu ó a partir de los años 80 de la mano de la revolución informática. La presencia de dispositivos GPS (Global Positioning System) por su precisión mejorada y funciones de orientación fueron ganando espacios a los mapas cartográficos tradicionales. En la actualidad, el avance tecnológico ha permitido que los dispositivos GPS estén presentes en computadoras portátiles e incluso teléfonos móviles, lo que abre un sin número de posibilidades en cuanto a la información geográfica y los usos potenciales que se haga de ella.

El desarrollo de Sistemas de Información Geográfica (GIS) ha permitido enfrentar problemas complejos de planificación y gestión geográfica que antes no eran posibles. Su uso se extiende a varias disciplinas como la investigación científica, la gestión de recursos, la arqueología, la planificación urbana, la evaluación de impacto ambiental, entre otros.

La aparición en el año 2001 de Earthviewer , que tomaría el nombre de Google Earth en el 2005, constituyó el paso definitivo de l uso masivo de los Sistemas de

14 Fuente: http://grin.hq.nasa.gov/ABSTRACTS/GPN -2000-001896.html

Información Geográfica por la población en general. Google Earth en sus inicios era capaz de presentar mapas geográficos digitales de todo el planeta, a lo que otras funcionalidades se han ido sumando con el paso del tiempo. La integración de Google Earth con Panoramio, un servicio web orientado a compartir fotografías con información geográfica, y los servicios Street View, Water and Ocean suponen un atractivo para los usuarios en un mundo donde la información geográfica continúa ganando importancia.

1.5.2 GPS. El sistema de posicionamiento global (GPS por sus siglas en inglés) es un sistema de navegación basado en satélites compuesto por una red de 24 satélites puestos en órbita por el Departamento de Defensa de Estados Unidos.

En su concepción el GPS fue diseñado para aplicaciones militares, sin embargo a mediados de los 80's el gobierno de los Estados Unidos puso a disposición para uso civil el Sistema de Posicionamiento Global.

GPS funciona gratuitamente en cualquier condición climática, en cualquier parte del mundo, las 24 horas del día.

1.5.2.1 Funcionamiento. Los satélites GPS rotan la Tierra dos veces al día en una órbita muy precisa y transmiten señales de información hacia la Tierra. Los receptores de GPS toman esta información y usan trilateración para calcular la posición exacta de los usuarios.

Esencialmente un receptor GPS compara el tiempo cuando una señal fue transmitida del satélite a cuando la señal fue recibida. La diferencia de tiempos indica al receptor de GPS cuán lejos del satélite se encuentra. Con la ayuda de las medidas de varios satélites más, el receptor puede determinar la posición exacta del usuario y desplegar un mapa electrónico en el dispositivo GPS del usuario.

Un receptor de GPS debe asegurar la señal de por lo menos tres satélites para calcular la posición en dos dimensiones (latitud y longitud) y seguir el movimiento. Con cuatro o más satélites a la vista el receptor puede calcular la posición del

usuario en tres dimensiones (latitud, longitud y altura).

1.5.2.2 Precisión de un GPS. Los receptores GPS en la actualidad son extremadamente precisos gracias a su diseño multi canal paralelo. Ciertos factores atmosféricos y otras fuentes de error pueden afectar la precisión de un receptor de GPS.

Los receptores GPS que no usan WAAS (Wide Area Augmentation System) tienen una precisión dentro de 15 metros en promedio, mientras los que lo usan pueden mejorar su precisión a los tres metros en promedio. Otra forma de mejorar la precisión es con GPS Diferencial (DGPS), que corrige la señal GPS a un promedio de tres a cinco metros.

1.5.2.3 El sistema de satélites GPS. Los 24 satélites que conforman el sistema de satélites GPS orbitan la tierra a una altura aproximada de 19300 kilómetros de altura. Se encuentran en constante movimiento haciendo dos órbitas completas en menos de 24 horas, estos satélites viajan a una velocidad cercana a 11200 kilómetros por hora.

Los satélites GPS son alimentados por energía solar. Poseen baterías de resguardo a bordo para mantenerlos en órbita en el evento de un eclipse solar. Pequeños cohetes en cada satélite los mantienen en la órbita correcta.

1.5.2.4 Señal GPS. Los satélites GPS transmiten dos señales de radio de baja potencia designada L1 y L2. Los GPS civiles usan la señal L1 con una frecuencia de 1575.42 MHz en la banda UHF. La señal viaja por línea de vista, lo que significa que pasa a través de nubes, vidrio y plástico pero no a través de la mayoría de objetos sólidos como edificios y montañas.

Una señal de GPS de tres diferentes bits de información: un código pseudo aleatorio, efemérides astronómicas y datos de almanaque. El código pseudo aleatorio es simplemente es un código que identifica que satélite está transmitiendo la información.

Las efemérides astronómicas indican al receptor de GPS donde deberían encontrarse los satélites GPS a cualquier hora del día. Cada satélite transmite efemérides astronómicas que indican la órbita del satélite que envió la información y del resto de satélites del sistema.

Los datos de almanaque que son transmitidos constantemente por cada satélite contienen información importante acerca del estado de los satélites, la fecha y hora actual. Esta parte de la señal es esencial para determinar una posición.

1.5.2.5 Fuentes de error en la señal GPS. Los factores que pueden degradar la señal GPS y por lo tanto afectar la precisión del sistema GPS son:

Retraso en la ionosfera y troposfera: La señal del satélite pierde velocidad a medida que pasa a través de la atmósfera. El sistema GPS usa un modelo que calcula el promedio de retraso de la señal para corregir este error parcialmente.

Señal con senda múltiple: Esto ocurre cuando la señal GPS se refleja en objetos como edificios o grandes superficies rocosas antes de llegar al receptor. Esto incrementa el tiempo de viaje de la señal y por lo tanto causa error.

Errores de reloj del receptor: El reloj incorporado en los receptores de GPS no tiene la misma precisión que el reloj atómico a bordo de los satélites GPS, por lo que los relojes pueden no tener la misma hora.

Errores Orbitales: También conocidos como errores de efemérides que son las imprecisiones de la ubicación reportada del satélite.

Número de satélites visibles: Mientras más satélites estén al alcance del receptor GPS, mejor la precisión. Construcciones, geografía, interferencia electrónica, e incluso a veces follaje denso puede bloquear la recepción de la señal, causando errores en el cálculo de la posición o que no sea posible determinar la posición. Los receptores de GPS típicamente no funcionan bajo techo, debajo del agua o bajo tierra.

Geometría de satélites y sombreado: Esto se refiere a la posición relativa que tienen los satélites en un momento determinado. La geometría satelital ideal se da cuando

los satélites en ángulos amplios relativos entre ellos. Una mala geometría se da cuando los satélites se encuentran en línea o agrupados de cerca.

Degradación intencional de la señal del satélite: Disponibilidad Selectiva (SA) es una degradación de la señal impuesta por el Departamento de Defensa de Estados Unidos. El propósito de la Disponibilidad Selectiva era prevenir que adversarios militares usen la señal del sistema GPS. El gobierno de Estados Unidos deshabilitó SA en mayo del 2000, lo que mejoró significativamente la precisión de los receptores GPS civiles.

1.5.3 Teléfono Inteligente. Un Teléfono Inteligente es un dispositivo que permite realizar llamadas telefónicas pero también incluye características de Asistentes Personales Digitales (PDA) o en PCs.

Para realmente entender lo que es un Teléfono Inteligente se debe conocer la historia de los teléfonos celulares y los PDAs. En un inicio existían los asistentes digitales personales y los teléfonos celulares. Los teléfonos celulares eran usados principalmente para realizar llamadas, mientras que los PDAs eran usados como organizadores personales portátiles. Un PDA podía almacenar una lista de contactos y una lista de cosas por hacer y podía compartir datos con la computadora.

Eventualmente los PDAs fueron capaces de enviar y recibir correos electrónicos gracias a su capacidad de conectividad inalámbrica, mientras tanto los teléfonos celulares adquirieron la capacidad de enviar y recibir mensajes. Posteriormente los PDAs integraron características de teléfonos celulares a sus diseños, mientras que los teléfonos celulares hacían lo propio con las características de los PDAs. El resultado fueron los Teléfonos Inteligentes.

Entre las principales características de los Teléfonos Inteligentes tenemos:

1.5.3.1 Sistema Operativo. En general, un Teléfono Inteligente estará basado en un sistema operativo que permite ejecutar aplicaciones de productividad. Los Teléfonos Inteligentes

BlackBerry corren bajo el BlackBerry OS, mientras que otros dispositivos corren bajo el Symbian OS, Android, Bada o Windows Phone entre otros.

1.5.3.2 Software. Por lo general todos los teléfonos celulares incluyen alguna clase de software (incluso los modelos más básicos en estos días incluyen una agenda o administrador de contactos, por ejemplo), un Teléfono Inteligente puede permitir crear o editar documentos de texto o por lo menos visualizarlos. Los Teléfonos Inteligentes pueden permitir la descarga de otras aplicaciones para distintos propósitos. O pueden permitir la edición de fotos, obtener direcciones de manejo mediante GPS, crear listas de reproducción para música digital, entre otras cosas.

Acceso a Internet: Gracias al crecimiento de las redes de datos 3G, los Teléfonos Inteligentes pueden conectarse a internet a alta velocidad, adicionalmente muchos Teléfonos Inteligentes poseen soporte Wi-Fi lo que les facilita el acceso a la Internet, es decir todos los Teléfonos Inteligentes tienen capacidad de conectarse a Internet.

1.5.3.3 Teclado con distribución QWERTY. Los Teléfonos Inteligentes incluyen teclados, sean físicos o virtuales con la alineación de las teclas presente en las computadoras actuales con el formato original de la máquina de escribir Remington No.1.

1.5.3.4 Mensajes. Todos los teléfonos celulares pueden enviar y recibir mensajes de texto, La diferencia con los Teléfonos Inteligentes se encuentra en la capacidad de manejo de e-mail, donde se pueden manejar varias cuentas de correo, además existe la capacidad de acceso a servicios de mensajería instantánea, como AIM, Yahoo! Messenger, entre otros.

Resumen Capítulo 1

Fundamentos teóricos de la Realidad Aumentada

Orígenes e influencias. La Realidad Aumentada se origina de experimentos de inmersión multisensorial que dieron lugar a investigaciones sobre realidad artificial, Realidad Virtual, etc. cada una de ellas aportando conocimientos teóricos y sus respectivas aplicaciones tecnológicas.

Definición y relación con otras realidades. Realidad Aumentada es una tecnología avanzada de interfaz entre humanos y computadoras, parte de los Ambientes Virtuales, que fusiona información generada por computadora con el mundo real, permitiendo al usuario una mayor retroalimentación de su ambiente. El entorno físico se refiere a una cualidad de existencia del universo independiente de uno mismo, regida por leyes físicas. El entorno virtual trata de los ambientes artificiales creados por computadora y presentados a la persona, para simular su presencia física en escenarios imaginarios. Según el dominio del entorno, físico o virtual, la Realidad Mixta puede ser Realidad Aumentada o Virtualidad Aumentada.

Características fundamentales. Aumento: Medio de virtualidad elegido para fusionar el entorno real con el virtual: imagen, sonido, retroalimentación táctil. Portabilidad: Por su naturaleza, la RA es una herramienta ideal para explorar el entorno, pese a que existen aplicaciones estáticas para la RA. Los constantes avances en la arquitectura de los componentes electrónicos y en la fabricación de baterías favorecen el uso de dispositivos móviles para RA.

Reconocimiento: Los sistemas de RA necesitan información espacial adecuada para su correcto funcionamiento. Esta información es obtenida por medio de sistemas de reconocimiento.

Visualización: Sistemas de RA basados en Monitores, donde se combinan imágenes del mundo real y los componentes virtuales en una misma pantalla. Sistemas Transparentes de RA (See-through), existe un elemento semitransparente que permite superponer imágenes virtuales al mundo real. Sistemas Espaciales de RA, se usa el entorno como lienzo para proyecciones de objetos virtuales. Estos sistemas posibilitan la misma experiencia aumentada entre usuarios concurrentes.

Sistemas y dispositivos básicos para su creación. Sistemas de información geográfica, disponen de información georeferenciada necesaria para los sistemas de RA móvil. GPS, sistema de posicionamiento global que aporta los datos de latitud, longitud y altura a los sistemas RA permitiendo su funcionalidad móvil según su propósito y diseño. Teléfono Inteligente o dispositivos de mano, sistema de componentes electrónicos cuyos elementos, cámara de video, receptor GPS, procesadores, pantalla, elementos de comunicación, permiten el funcionamiento de sistemas de RA.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

CAPÍTULO II: AVANCES Y SITUACIÓN ACTUAL DE LA REALIDAD AUMENTADA

2.1 Introducción. Pese a ser una tecnología joven, la RA ha sido sujeto de investigaciones experimentales en diferentes laboratorios y universidades del mundo, lo que ha facilitado el desarrollo de sistemas de RA en la actualidad. Sin embargo, existen aún problemas que deben enfrentarse, especialmente en el diseño de software para soluciones que usen RA. Los diseñadores deben tener en cuenta que sus productos deben ser modulares, incluir contenidos estándar independientes de las aplicaciones, capaces de ser usados con diferentes configuraciones de Hardware que brinden una experiencia rica en representación para el usuario final.

Gracias al avance en el diseño de procesadores y en sus procesos de fabricación, en la actualidad se cuenta ya con dispositivos de acceso masivo, como Teléfonos Inteligentes y Tabletas, capaces de usar sistemas de RA. Estos dispositivos cuentan ya con procesadores de doble núcleo de última generación como el Teléfono Inteligente Samsung Galaxy SII, pero se espera que con la llegada del Samsung Galaxy SIII, la capacidad de procesamiento se duplique con el uso de cuatro núcleos e igualmente mejore su procesamiento de gráficos en al menos cinco veces. También se está dedicando importantes inversiones en investigación para el desarrollo de tecnologías de seguimiento necesarias para el funcionamiento de dispositivos de RA. Entre los prototipos más prometedores están aquellos que combinan varias tecnologías de punta, por ejemplo sensores inerciales para complementar la visión por ordenador, la localización GPS para exteriores y alternativas para la localización dentro de espacios cubiertos.

Las condiciones para la adopción de la RA mejoran día a día, esto reflejan los datos de adopción de Teléfonos Inteligentes, que han crecido de forma sustancial en los anteriores años y se proyecta que la tendencia continúe en los años venideros. De acuerdo a los datos de The Nielsen Company, para octubre del 2010 los Teléfonos Inteligentes ocupaban el 29,7% de teléfonos móviles en Estados Unidos. Datos del Global Mobile Statistics 2011 indican que existen 5.3 billones de subscriptores de telefonía móvil, lo que es equivalente al 77% de la población mundial, y su mayor crecimiento se encuentra en las regiones de India y China. 52

Tabla 2.1. Indicadores clave sector de servicios de telecomunicaciones globales 2010 (Datos estimados). 15

Global Naciones en Naciones África Estados Asia Pacífico Comunidad de Europa Américas desarrollo desarrolladas Árabes Estados Independientes (CIS) Subscripciones a 5282 1436 3846 333 282 2649 364 741 880 telefonía móvil (millones) Por cada 100 76.20% 116.10% 67.60% 41.40% 79.40% 67.80% 131.50% 120% 94.10% personas Líneas de telefonía 1197 506 691 13 33 549 74 249 262 fija (millones) Por cada 100 17.30% 40.90% 12.10% 1.60% 9.40% 14% 26.60% 40.30% 28.10% personas Subscripciones a 940 631 309 29 34 278 72 286 226 banda ancha móvil (millones) Por cada 100 13.60% 51.10% 5.40% 3.60% 9.70% 7.10% 25.90% 46.30% 24.20% personas Subscripciones a 555 304 251 1 8 223 24 148 145 banda ancha fija (millones) Por cada 100 8% 24.60% 4.40% 0.20% 2.30% 5.70% 8.70% 23.90% 15.50% personas

Elaboración : Alfredo Muñoz E.

15 Fuente: International Telecommunication Union.

Entre los dispositivos móviles, las ventas de Teléfonos Inteligentes fueron las de mayor crecimiento en el año. Pese a que Nokia fue el mayor proveedor de teléfonos móviles a nivel mundial en el 2010, Android se convirtió en el sistema operativo más usado para Teléfonos Inteligentes en el 2011. Tabla 2.2. Fabricantes de Teléfonos Inteligentes por ventas globales en el 2010. 16

Ranking Fabricante Unidades enviadas Porcentaje del Aumento ventas (millones) mercado anuales

1 Nokia 100.3 33.10% 48.20% 2 RIM 48.8 16.10% 41.40% 3 Apple 47.5 15.70% 89.20% 4 Samsung 23 7.60% 318.20% 5 HTC 21.5 7.10% 165.40% Otros 61.5 20.30% 88.70% Total 302.6 100.00% 74.40%

Elaboración: Alfredo Muñoz E.

Tabla 2.3. Mercado global de los sistemas operativos para 2009 – 2015. 17

Año 2009 2010 2011 2015 OS Porcentaje del mercado Android 3.90% 22.70% 38.50% 48.80% BlackBerry 19.90% 16.00% 13.40% 11.10% iOS 14.40% 15.70% 19.40% 17.20% Symbian 46.90% 37.60% 19.20% 0.10% Windows Phone/Mobile 8.70% 4.20% 5.60% 19.50% Otros 6.10% 3.80% 3.90% 3.30% Teléfonos Inteligentes vendidos 172 297 468 631 totales millones millones millones millones

Elaboración: Alfredo Muñoz E.

16 Fuente: IDC Febrero 2011 17 Fuente: Gartner Abril 2011 54

La relación mundial en el uso de teléfonos celulares de generación anterior (feature phones) es de 4 a 1 con respecto al uso de Teléfonos Inteligentes.

Se espera que a nivel mundial el acceso a internet móvil llegue al billón de personas para el año 2014, el doble de usuarios que accedían a internet móvil mundialmente en el año 2009 y se convierta en la forma más popular de acceso a Internet por encima del acceso por computadoras de escritorio. Solamente en China existen ya 277 millones de personas que acceden a internet mediante dispositivos móviles.

Tabla 2.4. Porcentaje de usuarios móviles de Internet que nunca o rara vez usan Internet en una computadora de escritorio. 18

País Porcentaje de acceso móvil solamente Egipto 70% India 59% Sudáfrica 57% Ghana 55% Kenia 54% Nigeria 50% Indonesia 44% Tailandia 32% China 30% US 25% UK 22% Rusia 19%

Elaboración: Alfredo Muñoz E.

Muchos de los usuarios de internet móvil usan exclusivamente sus dispositivos móviles para acceder a Internet, raramente otro dispositivo. En Estados Unidos el 25% de usuarios que tienen acceso móvil a internet, usan este medio exclusivamente.

Las principales causas de adopción de un dispositivo móvil para acceder a Internet son:

18 Fuente: On Device Research (Diciembre 2010) 55

Teléfonos capaces de acceder a la Web, para el 2011 más de 85% de dispositivos de mano nuevos tendrán acceso móvil a Internet. En Estados Unidos y Europa Occidental se ha superado ya esa cifra, muchos de los dispositivos nuevos soportan tecnología 3G, siendo los Teléfonos Inteligentes sólo una fracción de los teléfonos capaces de conectarse a Internet.

Redes móviles de alta velocidad, alrededor de 20% de los subscriptores de redes móviles tienen acceso a una red de alta velocidad, 3G o superior.

Tabla 2.5. Penetración por región de dispositivos de mano 3G. 19

Región 2009 2014 Japón 91% 100% Europa Occidental 39% 92% América del Norte 38% 74% Europa del Este 9% 40% Región Asia Pacífico sin Japón 7% 37% Medio Oriente y África 7% 35% América del Sur y Central. 4% 17% Global 15% 43%

Elaboración: Alfredo Muñoz E.

Planes de datos ilimitados, la amplia disponibilidad de planes de datos ilimitados fue la encargada de la popularidad de la Internet móvil en Japón. En Estados Unidos se observa el mismo efecto, sin embargo en Europa occidental el progreso en la adopción de Internet móvil se ha visto limitado por la falta de éstos planes.

El uso de los dispositivos móviles varía de acuerdo a cada región, en Japón los consumidores usan Web móvil, aplicaciones y correo electrónico mayormente, mientras que en los Estados Unidos y Europa se los usa más par mensajes de texto y juegos. Entre los sitio web más visitados por dispositivos móviles se encuentran sitios de noticias e información, reportes del clima, redes sociales, sitios de búsqueda y mapas. En la mayoría

19 Fuente: Morgan Stanley (Abril 2010)

de países consultados, gran parte de las personas usan sus dispositivos para Web y aplicaciones, mientras que una minoría usa o Web o aplicaciones exclusivamente.

Los consumidores en Estados Unidos prefieren usar un navegador para compras, banca, viajes, información local, noticias, videos, deportes y blogs pero, a su vez utilizan otras aplicaciones para juegos, redes sociales, mapas y música.

Las búsquedas en dispositivos móviles se han cuadruplicaron en el 2011 con respecto al año 2010, un 71% de los usuarios que mira anuncios publicitarios en televisión, en la prensa o en línea harán una búsqueda en su dispositivo móvil de la página web de la empresa anunciante o de sus competidores.

A nivel mundial se desarrollaron más de 300000 aplicaciones móviles en el período 2009- 2011, las cuales han sido descargadas 1,9 billones de veces. Se espera que la demanda por aplicaciones móviles llegue a su pico en el 2013.

Las aplicaciones móviles más usadas en los Estados Unidos son juegos, aplicaciones de noticias, aplicaciones de redes sociales y música. Sin embargo la moda de las aplicaciones móviles empieza a desvanecerse, el precio promedio de descarga para aplicaciones móviles se ha reducido rápidamente, en todas las tiendas de aplicaciones excepto Android y una de 1 de cada 4 aplicaciones descargadas no se vuelve a usar.

No solamente los Teléfonos Inteligentes son capaces de usar sistemas de RA, computadoras personales y computadoras portátiles son capaces igualmente de hacer uso de estos sistemas, ya que basta con que cuenten con una cámara web para que puedan hacer el reconocimiento visual necesario para el funcionamiento de los sistemas de RA, se estima que en el 2011 el 79% de las computadoras de escritorio y computadoras portátiles poseen esta capacidad.

El crecimiento en el uso de Teléfonos Inteligentes, y la masificación del acceso móvil a datos presentan un escenario favorable para la adopción de aplicaciones de RA, en especial aplicaciones referentes a información local, guías turísticas, publicidad y guías de navegación. El interés en las aplicaciones de RA continúa creciendo como lo demuestra el ascendente número de aplicaciones disponibles en la tienda de aplicaciones de Apple “App Store”, que en el año 2009 contaba con apenas 83 aplicaciones de RA mientras que en la actualidad 35 nuevas aplicaciones salen a la venta mensualmente.

El interés generado por la tecnología de RA en los vendedores Negocios a negocios (B2B) y Negocios a consumidores (B2C) se sitúa en el 62%, de empresas planean usar o se encuentran usando sistemas de RA para sus ventas según datos de Hidden (http://hiddenltd.com/blog/augmented-reality-marketing-strategies-how-guide-marketers), sin embargo no existe un uso estándar para la tecnología por parte de los vendedores que en su mayoría usan la RA como una forma de reemplazar la literatura impresa de sus productos, como también para promocionar sus productos por medio de la demostración, en eventos y conferencias para llamar la atención, como un complemento de las campaña publicitarias en línea y como una mejora a los materiales publicitarios en los puntos de venta.

Tabla 2.6. Usos de la Realidad Aumentada en Marketing. 20

Uso Porcentaje Folletos, panfletos 19% Presentaciones de negocios y licitaciones 18% Campañas publicitarias en línea 16% Eventos y conferencias 16% Puntos de Venta 8% Probar antes de comprar 7% Contenido en línea 6% Turismo y ocio 5% Búsquedas basadas en localización por GPS 3% Manuales de productos 2% Total 100%

Elaboración: Alfredo Muñoz E.

Existen en la actualidad varios factores que favorecen la adopción de los sistemas de RA como el valor real que las aplicaciones ofrecen a los usuarios desde el primer momento, como en el caso de asistentes de navegación que valiéndose de la RA ayudan a los conductores a llegar a su destino con la presentación de ayudas visuales en el camino. También la tendencia de los fabricantes de diferenciarse unos de otros presentando a los usuario tecnología innovadora, como en el caso del Tableta Samsung Galaxy Tab 10.1 que

20 Fuente: www.hiddenltd.com, 2011 58

ofrece de manera predetermina un navegador de RA llamado Layar. Adicionalmente el acceso a redes de alta velocidad como 3G y 4G por parte de los dispositivos móviles y el creciente interés en la RA por parte de empresas que buscan promocionar sus productos ayudará a la popularización de estos sistemas.

Sin embargo aún existen problemas que deben ser resueltos para posibilitar la adopción de la tecnología, especialmente en lo referente al hardware ya que en la actualidad la RA necesita dispositivos avanzados para su funcionamiento, incluso en los dispositivos de última generación la experiencia aumentada (nivel de inmersión) es aún pobre, los datos de localización en ciertos casos por condiciones externas no son suficientemente precisos para algunas aplicaciones, e igualmente problemas de privacidad de los usuarios.

2.2 Limitación en su desarrollo. Los principales problemas de las aplicaciones de RA estriban en la necesidad de compatibilizar dos mundos distintos, el virtual y el real, lo que supone la necesidad de alinear los sistemas de coordenadas de ambos de forma que sean coherentes.

En el desarrollo de aplicaciones de RA debe tenerse en cuenta algunos problemas que se presentan aún en los contenidos de los sistemas como los siguientes:

2.2.1 Complicaciones de paralaje por el desfase de la cámara con respecto a los ojos. Este error se da cuando la cámara de los dispositivos de mano no se encuentra alineada con los ojos de usuario produciéndose un desfase en la imagen que resta inmersión a la experiencia aumentada, problema que las compañías fabricantes de dispositivos móviles no resuelven aún, sin embargo a medida que la RA se popularice los fabricantes deberán mejorar el diseño de sus dispositivos, tomando en cuenta las necesidades de hardware de las aplicaciones de Realidad Aumentada para que su funcionamiento resulte un atractivo para las ventas de sus productos.

2.2.2 El continuo seguimiento de los ojos para aumentar el campo de visión y aprovecharlo como interfaz de interacción humano-máquina. El tamaño de la pantalla de los dispositivos usados en la actualidad para RA es un limitante debido a que el campo de visión donde se interactúa con el sistema RA se ve restringido por la pantalla. La solución no se encuentra solamente en la fabricación de pantalla más grandes si no en la fabricación y posterior adopción masiva de dispositivos de visualización más avanzados como visualizadores espaciales o de retina que no limitan el campo visual de los usuarios, alternativamente se puede seguir la posición de los ojos de los usuarios con la tecnología actual para mejorar la experiencia aumentada de una forma simple y barata.

2.2.3 La eliminación de los objetos reales que se sustituyen con los virtuales, o viceversa dentro de la Realidad Aumentada. La composición realista de imágenes en la RA requiere de la correcta oclusión de imágenes de fondo. Sin embargo la dificultad se presenta debido a que la profundidad del entorno que se desea aumentar es desconocida. En teoría este problema puede ser resuelto conociendo la profundidad tanto de objetos virtuales como del entorno para que la imagen compuesta los presente de acuerdo a la cercanía al punto de vista del usuario, no obstante formar un mapa calculando la profundidad de una imagen es una tarea difícil.

2.2.4 Complicaciones en lo referente a la complejidad de ambientes exteriores o la amplitud de una aplicación o contenidos a ambientes no preparados. Por su naturaleza móvil la RA debe ser capaz de funcionar correctamente en múltiples ambientes tanto en exteriores como interiores no preparados, sea por reconocimiento visual o magnético en forma de GPS, los sistemas de RA deben ser capaces de conocer de que manera presentar sus objetos virtuales. Una combinación de GPS con bases de datos de sistemas de información geográfica se presenta en la actualidad como la mejor alternativa, sin embargo condiciones del entorno pueden producir errores en los sistemas de GPS por lo que deben explorarse alternativas como la combinación de varios sistemas de rastreo para mejorar la confiabilidad en cuanto a la posición de los usuarios. 60

2.2.5 El lento accionar del cálculo de transformaciones geométricas con respecto al despliegue de video. Los sistemas de RA deben ser capaces de procesar imágenes de manera que la latencia sea mínima para no afectar negativamente la experiencia del usuario, para este fin son necesarios mejoras en los procesadores de gráficos de los dispositivos móviles para que la respuesta del sistema brinde una experiencia fluida y coherente con la inmersión. Los trabajos recientes han mostrado que para reducir la latencia por movimiento de la cámara son útiles los algoritmos de predicción de movimiento, también es posible compensar movimientos pequeños del dispositivo con metamorfosis de imágenes (image warping), lo cual es más rápido que el texturizado en tercera dimensión. Pese a ser un problema actual, el poder de cómputo en dispositivos móviles ya es alto y se sigue incrementando permitiendo especular que dentro de unos años la falta de velocidad en los cálculos relacionados con imágenes será cosa del pasado.

2.2.6 Interoperabilidad. Debido a que la RA se encuentra en sus etapas iniciales de adopción, no existen estándares asociados para su desarrollo, diferentes grupos de investigación tratan de impulsar su tecnología a los mercados, por lo que una aplicación desarrollada por un proveedor específico no necesariamente brindará compatibilidad con otros proveedores.

En este momento no es posible acceder a un entorno de RA de una aplicación como Wikitude a través de un navegador RA diferente como Layar. Lo que puede convertirse en un escenario como la competencia por mercado de los navegadores de Internet que se llevo a cabo en los 90s.

Pese a que no necesariamente todos los usuarios deben tener acceso a todos los contenidos mediante cualquier navegador de RA, la interoperabilidad, los estándares y apertura aplicada a las tecnologías como teléfonos, trenes, Internet entre otras han hecho que su adopción y su desarrollo se incrementen exponencialmente. Por lo que una falta de interoperabilidad entre entornos de RA

causarían un estancamiento en la innovación y un retraso en la adopción de la tecnología.

2.3 Ventajas de las aplicaciones de Realidad Aumentada.

2.3.1 Introducción. El sistema visual humano junto con los otros sentidos, captan el mundo físico o real dentro de un contexto único. La combinación de la información sensorial convierte a la percepción de la realidad en una experiencia multidimensional y multicontextual.

La RA distingue los aspectos sensoriales de la experiencia y procede a acrecentarla valiéndose de elementos virtuales perceptibles que añadan contexto y dimensión a la información.

Las ventajas en las aplicaciones de la RA están dadas por la reformulación del mundo con la información multidimensional que presenta versiones distintas de la realidad y revela conocimiento.

Dentro de las principales aplicaciones en que la RA ha aportado se encuentran: la educación, el arte, el entretenimiento, las aplicaciones industriales, le difusión de la ciencia y la tecnología, la presentación de productos, la industria militar, narraciones interactivas.

Figura 2.1 Aplicaciones de Realidad Aumentada. 21

21 Fuente: http://www.fundacion.telefonica.com/es/debateyconocimiento/media/publicaciones/Realidad_Aume ntada_Completo.pdf

2.3.1 Realidad aumentada en juegos . Investigaciones sobre el uso de la RA para juegos se vienen realizando desde el año 2000 con una réplica del juego de escritorio Quake que usaba una combinación de sistemas de rastreo que incluía GPS, compás digital y rastreo visual para permitir que usuarios se sumerjan en el juego de dispar os en primera persona.

Figura 2.2. ARQuake. 22

22 Fuente: https://www.icg.tugraz.at/~daniel/HistoryOfMobileAR/

El éxito de este proyecto llevó a que se explorara el potencial en juegos de la Realidad Aumenta, resultando juegos como Human PacMan, Mozzies, The Invisible Train entre otros.

En la actualidad por el uso predominante de Teléfonos Inteligente s y Tabletas, la mayoría de juegos de RA se encuentran disponibles para la plataforma iOS y Android sin embargo con la aparición de PlayStation Eye, Kinect de Microsoft, Playstation Move, y N intendo 3DS parte de los juegos de RA se han trasladado a las consolas.

La ventaja de la RA en los juegos se encuentran en que en estos momentos el sector está viviendo un cambio apresurado hacia el uso del cuerpo de los jugadores como interfaz de control donde no haya mandos o éstos no sean el elemento principal, siendo su principal ventaja que la interacción con los juegos se hacen de una forma natural, por ejemplo en un juego de carreras de autos, el jugador controla el auto virtual usando sus manos de la misma manera que si estuviese conduciendo un auto real. Otra ventaja del uso de la RA para juegos es el uso del entorno como parte del juego haciendo del juego una experiencia vívida y activa.

Figura 2.3. PlayStation Move. 23

Existen diferentes juegos en 3D que puede aplicarse fácilmente a una serie de disciplinas, como por ejemplo arqueología, historia, antropología o geografía, entre otras.

Tabla 2.7. Ejemplos de juegos de Realidad Aumentada según la plataforma.

Android iOS Nintendo 3DS Xbox 360 PlayStation 3

Parallel AR Soccer Kingdom Hearts 3D Fantastic Pets Spyro Kingdom Dream Drop Distance Skylanders Zombies, Dimension Augmented Reality Rabbids Alive Little Big Run! Invaders (AR) Games and Kicking Planet 2 Sky Siege ARDefender Starfox 64 3D EyePet

Elaboración: Alfredo Muñoz.

23 Fuente: http://images01.olx.com.ar/ui/13/81/40/1298649238_171338140_3 -Ps3-Move-Starter- Bundle-Kit-Playstation -3-original-cam-Video-Juegos-Consolas.jpg

2.3.2 Realidad aumentada en marketing y venta s. En la era del Internet de alta velocidad y Teléfonos Inteligente s, nuevas herramientas tecnológicas se encuentran disponibles para publicidad y mercadeo. A través del marketing digital y tecnologías de RA , compañías como Ralph Lauren, Audi, Boucheron de París, Tissot entre otros están encontrando nuevas formas de atraer a los consumidores mostrando sus productos de forma innovadora y memorable.

Por ejemplo BMW en su campaña para el descapotable Z4, puso a disposición de los consumidores software de RA que necesitaba de una cámara web y de una marca impresa para pre sentar un modelo virtual del auto que los usuarios podrían interactuar usando el teclado. Otras propuestas similares como el uso de RA para la promoción de la película Transformers usaba reconocimiento facial para superponer una máscara de un robot a la ca ra de los usuarios. Esta aplicación se la puede encontrar en http://www.weareautobots.com.

Figura 2.3. Autobots. 24

24 Fuente: http://www.t-mmersion.com/sites/defau lt/files/styles/square_thumbnail/public/img_6299.jpg 66

La empresa Ray-ban con su Virtual Mirror aprovecha la RA con el uso de cámaras web y reconocimiento facial para sus ventas en línea al permitir que sus compradores puedan observar cómo les quedan unas gafas sin necesidad de ir a la tienda para probárselas. De igual manera la empresa fabricante suiza de relojes Tissot permite a sus usuarios probarse un reloj virtual haciendo uso de un marcador en forma de reloj sujeto a la muñeca y una cámara web desde su página http://www.tissot.ch/reality.

Figura 2.4. Promoción aumentada gafas Ray -Ban. 25

Figura 2.5. Promoción aumentada Tissot. 26

25 Fuente: http://www.studio-b12.de/blog/wp -content/plugins/image- shadow/cache/96d0ccbb8e69cca781d7c9891c341f54.jpg 26 Fuente: http://cdni.wired.co.uk/458x305/s_v/tissot_458x305.jpg

El uso de la RA en la publicidad presenta varias ventajas respecto de otros medios tradicionales.

• Carácter único. Por el momento la publicidad que usa RA es única y diferente además de permitir interacciones antes no posibles por otros medios. Sin embargo con el tiempo y mientras más extenso sea su uso irá perdiendo el factor de novedad.

• Personalización. El uso de contenido propio en los sistemas de RA ayuda a crear segmentos multimedia altamente personalizados por el usuario. Hace que la publicidad se relacione específicamente a él por lo que tendrá más impacto que una imagen o un video estándar.

• Viralidad. El factor de novedad aumentará la probabilidad d e que los usuarios compartan sus creaciones en sus redes sociales al igual que la personalización del contenido solo aumentará el factor de viralidad.

• Contenido. La RA permite que los usuarios no expertos creen contenidos multimedia complejos que de otra m anera no hubiesen sido posibles.

• Interactividad. A más de crear contenido de alta calidad, las aplicaciones de RA son muy entretenidas y en algunos casos divertidas. El elemento sorpresa al compartir los contenidos creados estimula a otros usuarios a crear contenido propio.

2.3.3 Realidad aumentada en viajes y guías turísticas. La industria del turismo se ha interesado en la RA desde un inicio, basta buscar aplicaciones como guías turísticas para iPhone o Android para encontrar una multitud de aplicaciones que ofrecen desde información de histórica del lugar que se visita, guías de hospedaje y alimentación, información de transporte cercano, etc.

Una de las razones para la adopción de las guías de RA es la disminución en el uso del material impreso relacionado al turismo por la aparición de dispositivos portátiles, capaces de presentar mapas, números telefónicos y direcciones, además con el acceso a información casi ilimitada disponible en Internet, los dispositivos portátiles exceden en beneficios a lo que el material impreso puede ofrecer.

Mediante el uso de cámara, GPS, el dispositivo móvil reconoce el lugar donde se encuentra y las diferentes guías turísticas de RA superponen información relevante a la imagen del lugar para presentarla en pantalla.

Por esta razón la RA en guías turísticas puede eliminar gran cantidad de tiempo que se usa para encontrar un sitio de interés en particular ayudando a encontrar más fácilmente lo que se busca. Brindando de esta forma una nueva ruta de acceso a información turística.

Entre los principales sistemas turísticos de RA se encuentran: Wikitude, Layar, mTrip, Lonely Planet Compass Guides, Travel Guide with AR: Augmented GeoTravel, Tripwolf.

2.3.3.1 Wikitude Travel Guide.

Figura 2.5. Wikitude Travel Guide. 27

27 Fuente: http://www.fundacion.telefonica.com/es/debateyconocimiento/media/publicaciones/Realidad_Aume ntada_Completo.pdf 69

La innovación en RA ha llevado a los investigadores a explorar nuevos usos de esta tecnología. Y una particularmente útil en viajes es la aplicación llamada Word Lens, que captura texto con la cámara del dispositivo móvil y lo traduce, actualmente solamente traduce de españo l a inglés y viceversa pero se espera que en el futuro incluya otros idiomas.

2.3.3.2 Word Lens.

Figura 2.6. Word Lens .28

28 Fuente: http://www.jugala.com/wp -content/uploads/2010/12/Word-Lens.jpg

2.3.4 Realidad aumentada en medicina . Aplicaciones de RA en la medicina han venido usándose por cerca de 10 años. Sin embargo estas aplicaciones sólo han sido usadas por grandes corporaciones por el nivel técnico y costos asociados para desarrollarlas. Gracias al aumento de fondos para la investigación y desarr ollo por parte del gobierno de Estados Unidos, ha sido posible la creación de nuevas herramientas médicas de RA.

Uno de los usos de la RA en el campo de la medicina es la interacción de imágenes en vivo para ayudar a médicos y estudiantes de medicina duran te procedimientos quirúrgicos. Los procedimientos quirúrgicos mínimamente invasivos (MIS) usan una cámara que se inserta en el cuerpo del paciente para ayudar al médico a visualizar los procedimientos que está realizando. Este tipo de cirugía puede usar la RA para mejorar la visualización del médico superponiendo imágenes obtenidas por resonancia magnética o tomografía sobre el cuerpo del paciente.

Este tipo de visualizaciones puede ser una herramienta extremadamente útil en la enseñanza de medicina a estud iante y niños. Con la ayuda de proyecciones de RA de huesos, músculos, nervios, etc. los estudiantes de medicina pueden practicar procedimientos en muñecos de tamaño real. Estas aplicaciones igualmente pueden ayudar a los niños acerca de anatomía permitién doles observar el funcionamiento del cuerpo humano debajo de la piel.

Otra posible aplicación de RA podría ayudar a los médicos a acceder a información del historial de los pacientes sin necesidad de leerlo completamente. Los médicos podrían usar visualiza dores sujetos a la cabeza para que con solo mirar al paciente se presente una imagen superpuesta de heridas o dolencias anteriores, dando gran información a los médicos del contexto del paciente.

Figura 2.7. Realidad Aumentada en medicina. 29

Figura 2.8. Realidad Aumentada en el aprendizaje de Anatomía. 30

2.3.5 Realidad aumentada en el ejército . La empresa Tanagram Partners se encuentra en la actualidad desarrollando sistemas militares de RA , que cambiará el combate como lo conocemos. El sistema consta de sensores livianos y visualizadores que colectan y proporcionan datos a cada uno de los soldados en el campo. Estos incluyen una computadora, una cámara de 360

29 Fuente: http://www.in.tum.de/en/research/research -highlights/augmented-reality -in- medicine.html 30 Fuente: http://technoccult.net/archives/category/futurism/ 72

grados, sensores infrarrojos y ultravioleta, cámaras estereoscópicas y gafas transparentes con tecnología OLED para visualización.

Figura 2.9. iARM (Intelligent Augmented Reality Model) – Componentes. 31

Con toda esta tecnología colocada dentro del casco, los soldados serán capaces de enviar datos a un servidor capaz de recolectar estos datos y convertirlos en información tridimensional para presentarla en los visualizadores individuales de cada soldado en tiempo real. Con la tecnología de coloreado, el contorno de algunos objetos y personas cambiarán de color para advertir a los soldados, acerca de fuerzas enemigas, lugares potencialmente peligrosos, lugares que serán atacados por aire, entre otros.

Figura 2.10. iARM – Centro de comando.32

Podría un soldado que se encuentra observando un área de conflicto alertar a sus compañeros acerca de los peligros de una zona al pintarlos en su visor. La habilidad

31 Fuente: http://spill.tanagram.com/downloads/iARM_Final_Report.pdf 32 Fuente: http://spill.tanagram.com/downloads/iARM_Final_Report.pdf 73

de comunicar la posición de fuerzas hostiles a sus compañeros es un avance tecnológico invaluable para las tropas que se encuentran en combate en entornos urbanos desconocidos. Los combatientes que conocen el terreno tienen una ventaja táctica que esta tecnología trata de eliminar.

Toda la información generada por el sistema puede ser monitoreada por líderes militares desde una base central en forma de mapas virtuales del campo de batalla que muestre la posición de las tropas en tiempo real. Adicionalmente el sistema almacena la información para presentarla a otros soldados que no han combatido en ese lugar, beneficiándolos con el conocimiento de cuáles fueron las áreas peligrosas anteriores.

Figura 2.11. iARM – Conciencia situacional. 33

La empresa cuenta con el financiamiento de DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) y se espera un prototipo funcional para el año 2013.

2.4 Condiciones estratégicas de implantación masiva de la Realidad Aumentada.

2.4.1 Barreras para la adopción masiva de la Realidad Aumentada. 2.4.1.1 Regulación. Pese a que no se han definido regulaciones gubernamentales concisas respecto a la tecnología de reconocimiento de personas y lugares, el uso de estas tecnologías por parte de la RA la sitúa en una posición vulnerable a cualquier regulación que involucre una prohibición o limitación en el uso de esta tecnología, como podría ser

33 ídem 74

el caso, si se limita el uso del reconocimiento solamente en determinadas partes de la ciudad, o la prohibición del reconocimiento facial por parte de empresas privadas por consideraciones de privacidad.

2.4.1.2 Limitaciones en la interfaz de usuario. Por el momento la tecnología de visualización de RA en su gran mayoría involucra el uso de visualizadores de transparencia por video como en el caso de los Teléfonos Inteligentes, que tienen áreas de visualización limitadas, lo que causará, si no se piensa en soluciones con el uso de filtros u otros mecanismos adecuados, que la interfaz de los usuarios sea potencialmente abarrotada de información haciendo de la navegación una tarea complicada en detrimento de una experiencia agradable por parte del usuario.

2.4.1.3 Percepción. En caso de que los esfuerzos por parte de los desarrolladores e investigadores de RA no la conviertan en un producto que satisfaga las necesidades de los clientes se corre el riesgo que los consumidores consideren a la tecnología como superficial y de valor dudoso, alejando a buena parte de los potenciales consumidores de la tecnología.

2.4.1.4 Experiencia. Los limitantes de Hardware deben ser tomados en cuenta en la planeación de la adopción masiva de la RA, dispositivos que no posean las capacidades adecuadas para brindar una experiencia satisfactoria a los usuarios causarían si no un rechazo por la tecnología, un retraso en la adopción de ésta. Aplicaciones que trabajen a pocos cuadros por segundo serían inaceptables al igual que dispositivos que al usar RA no posean la autonomía suficiente para no interrumpir el uso del dispositivo por parte de los usuarios.

2.4.1.5 Necesidad de un detonante (trigger). Sin importar la tecnología de reconocimiento usada por la RA, sea reconocimiento de imágenes, códigos bidimensionales, o comunicaciones de campo corto (NFC),

los consumidores deberán acostumbrarse a la existencia de guías en el entorno que sugieran que se encuentra disponible contenidos de RA relacionado, para tomar las acciones necesarias para acceder a una experiencia de la RA que genere interés para seguir usando esta tecnología en el futuro.

2.4.1.6 Preferencias en el uso de la Realidad Aumentada. Hasta que los consumidores definan sus preferencias en cuanto al sistema de reconocimiento o hasta que algunas aplicaciones de RA destaquen en los afectos de los usuarios, existe aún mucho trabajo por realizar por parte de investigadores y desarrolladores de la tecnología. Incluso cuando se establezcan los hábitos de los consumidores referentes a la RA, seguirán existiendo otros enfoques tecnológicos para la resolución de los mismos problemas, lo que finalmente dejará en la mano de los usuarios el futuro de la RA.

2.4.1.7 Publicidad Aumentada no Autorizada (Spam). En el caso de la RA es necesario que los desarrolladores tomen medidas para evitar que el fenómeno del Spam se traslade al ámbito de la experiencia aumentada, porque su presencia en aplicaciones RA iría en detrimento de la calidad, y usabilidad de la tecnología.

Podría darse el caso en un navegador de RA como Wikitude o Layar que la sobreabundancia de información innecesaria no permita encontrar con facilidad lo que se busca, además del agotamiento y rechazo a la tecnología por la saturación de información por parte de los usuarios. Por lo que los sistemas de RA deben implementar la retroalimentación de los usuarios combinada con el uso de filtros de palabras e imágenes y aumentar esfuerzos por autenticar los usuarios que puedan publicar contenido en espacios públicos para limitar el impacto de la publicidad no deseada.

2.4.1.8 Privacidad. Los desarrolladores de sistemas de RA deben tomar en cuenta la privacidad de sus usuarios. Con la tecnología de geoetiquetado ya disponible los usuarios que deseen pueden etiquetar su localización y permitir que otros accedan a esta información,

sin embargo, existe la posibilidad que se use geoetiquetado para publicar información de otra persona sin su consentimiento, lo que puede ser una invasión a la privacidad e incluso una amenaza a la seguridad de los usuarios, se podría por ejemplo etiquetar la casa de una persona con información de su compra reciente de una televisión de 50 pulgadas y cruzarla con información de su blog o red social para conocer los horarios en que se encuentra fuera de casa, alentando a que ladrones visiten su casa cuando no esté. Igualmente el reconocimiento facial, los perfiles en línea, e información de los individuos en redes sociales, podrían causar problemas de discriminación, si al enfocar con una cámara al rostro de una persona, el sistema de RA, permitiría saber a cualquier persona su afiliación política, su religión, etc. Es necesario que las aplicaciones de RA protejan a sus usuario, por lo que previamente debe estudiarse el impacto del tipo de información a ser publicada, sin embargo, es responsabilidad de los países proteger la privacidad de sus ciudadanos, creando nuevas leyes acorde al avance tecnológico y de la sociedad.

2.4.2 Factores favorables para la adopción masiva de la Realidad Aumentada. En la mayoría de los casos una tecnología es impulsada debido a su novedad y el interés que genere, sin embargo pese a que puede ser una propuesta innovadora esto no necesariamente garantizará que la tecnología sea adoptada masivamente. La tecnología debe solucionar los problemas que los consumidores desean resolver, el impulso generado por el mercadeo puede dar a conocer una necesidad que los consumidores no contemplaban antes sin embargo el mercadeo no puede crear una necesidad.

Para establecer los escenarios más prometedores para la RA se debe partir por el uso que los consumidores dan a sus Teléfonos Inteligentes en la actualidad. El informe The Power of Local Mobile Search de la empresa de marketing OrangeSoda da cuenta de la creciente tendencia en el uso de los Teléfonos Inteligentes para realizar búsquedas previas a adquisición de un producto, igualmente, el 73% de las actividades realizadas en dispositivos móviles están basadas en localización y un 32% de las búsquedas realizadas en Teléfonos Inteligentes se relacionan con información comercial.

Con estos antecedentes para la adopción de la tecnología se deben considerar varios factores que aborden las expectativas de los usuarios y desarrolladores para impulsar el uso de esta nueva tecnología.

2.4.2.1 Valor. Las aplicaciones de RA deben enfocarse en brindar una interfaz que facilite la búsqueda de información comercial de áreas cercanas a los usuarios que hagan uso de Internet para acceder a información actualizada. La percepción favorable de los usuarios de la RA como una adición útil y entretenida a la vida diaria especialmente en sus aplicaciones comerciales, sin dejar de lado otros beneficios que puedan darse en la educación, juegos, etc.

2.4.2.2 Mejoras en la interfaz. El uso de dispositivos como Tabletas con mayor área de visualización al igual que otros dispositivos como visualizadores sujetos a la cabeza (HMD), mejorarían la calidad de la experiencia de los consumidores de la tecnología de RA al aumentar el campo visual y por tanto la inmersión en el entorno aumentado.

2.4.2.3 Integración de la tecnología a distintas redes sociales. La implementación de tecnología de RA por parte de empresas dedicadas a las redes sociales en combinación con los servicios de localización, generará productos innovadores y atractivos. Por ejemplo la enciclopedia móvil “TAGWHAT”, donde sus usuarios pueden acceder a información histórica relacionada a su ubicación con tan solo apuntar la cámara de su dispositivo móvil y compartir sus hallazgos en su red social. La RA al ser dependiente del contexto sería la dirección natural a la que las redes sociales de localización apuntarían, para mejorar la experiencia de los usuarios con una interfaz revolucionaria.

2.4.2.4 Experiencia. Los consumidores esperan tecnología novedosa con reconocimiento de imágenes o códigos bidimensionales. La RA es una experiencia excitante y atractiva para los

usuarios que causa interés en compañías en busca de establecer sus marcas con el uso de una tecnología innovadora.

El aumento de las capacidades de hardware de los dispositivos móviles mejorará la experiencia final de los usuarios, y hará posibles aplicaciones gráficamente más complejas como aplicaciones tridimensionales que funcionen en tiempo real.

2.4.2.5 Ubicuidad. La disponibilidad de tecnología de localización y de canales de comunicación, tecnologías como GPS, WiFi, 3/4G, etc., para estos dispositivos permite que el uso de la RA no se encuentre limitado a un entorno físico, sino que forme ya parte de las posibles aplicaciones de los dispositivos móviles, como testifica su disponibilidad para diferentes plataformas móviles como iOS, Android y Symbian.

2.4.2.6 Disponibilidad de Teléfonos Inteligentes. En la actualidad los Teléfonos Inteligentes conforman alrededor del 30% de todos los dispositivos móviles. Se espera que para el año 2012 esta cantidad sobrepase el 40%, que es una cifra que algunos líderes de agencias consideran un punto de quiebre para el impulso de una tecnología.

2.4.2.7 Aumento en la publicidad para dispositivos móviles. El año anterior el gasto en publicidad para Teléfonos Inteligentes se incrementó en un 75%. Buena parte de este incremento fue en publicidad genérica presentada en pantalla, pero los publicistas se han dado cuenta que la publicidad móvil debe enfocarse en un ámbito local y personalizado a diferencia de la publicidad presentada en computadoras de escritorio.

2.5 Las nuevas tecnologías de comunicación y la Realidad Aumentada. La necesidad de comunicaciones inalámbricas por parte de los dispositivos móviles ha dado lugar al desarrollo de diferentes tecnologías que en la actualidad pueden ser aprovechadas por las aplicaciones móviles de RA.

Estas tecnologías que varían en alcance y capacidad de transmisión pueden usarse no solamente como canales de acceso a Internet, en el caso de tecnologías 3G, 4G, WLAN (Wireless Local Area Network), WMAN (Wireless Metropolitan Area Network), sino también como ayudas a los sistemas de localización y rastreo, en el caso de NFC (Near Field Communication). Algunos dispositivos móviles en la actualidad cuentan con una combinación de estas tecnologías dando como resultado un aumento en la disponibilidad de herramientas para el desarrollo de sistemas de RA.

2.5.1 Redes celulares 3G y 4G. 2.5.1.1 Redes de tercera generación 3G. Basados en los estándares de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU), las redes 3G son la tercera generación de redes móviles y telecomunicaciones. Presenta un amplio rango de servicios y avances en las capacidades de red con respecto de su antecesor las redes 2G. Las redes 3G también incrementan la tasa de transferencia de información también conocida como eficiencia espectral. La telefonía en las redes de tercera generación ha aumentado su cobertura, mientras que también se han presentado mejoras en la transferencia de datos por banda ancha inalámbrica, los detalles de las mejoras se encuentran en el estándar IMT-2000.

Las redes 3G representan la evolución natural de los estándares anteriores. Se han incrementado los teléfonos y dispositivos de mano que incorporan servicios adicionales a los de telefonía. En la actualidad los dispositivos móviles ofrecen acceso a Internet de alta velocidad, correo electrónico, mensajes, llamadas por video y servicios multimedia. La tecnología 3G ofrece a los usuarios la posibilidad de mirar películas en línea, descargar música, almacenar datos y compartir archivos con otros usuarios.

Una red 3G ofrece velocidades de descarga de 14.4 megabits por segundo y velocidades de subida de 5.8 megabits por segundo. La velocidad mínima de usuarios estacionarios es de 2 megabits por segundo, mientras que un usuario que se encuentre en movimiento puede esperar velocidades de 348 kilobits por segundo.

El estándar más rápido basado en 3G dentro de la familia de componentes W- CDMA es el estándar HSPA+, que se encuentra comercialmente disponible desde

el 2009 y ofrece 28 Mbps de descarga sin el uso de transmisores y receptores múltiples, y 22 Mbps de subida. El estándar más rápido dentro de la familia de componentes CDMA2000 es el EV-DO Rev. B que está disponible desde el 2010 y ofrece 15.67 Mbps de descarga.

Tabla 2.8. Componentes de la tercera generación de estándares y tecnología de telefonía móvil. 34

W-CDMA Wideband Code Division Multiple Access 14.4 Mbits/s HSPA+ Evolved High-Speed Packet Access 28 Mbits/s UMTS Universal Mobile Telecommunications System 3.6 Mbits/s UMTS-TDD Time Division Duplexing 16 Mbits/s TD-CDMA Time Divided Code Division Multiple Access 16 Mbits/s HSPA High-Speed Packet Access 14.4 Mbits/s HSDPA High-Speed Downlink Packet Access 14.4 Mbits/s HSUPA High-Speed Uplink Packet Access 5.76 Mbits/s EV-DO Rev. B Evolution-Data Optimized / Evolution-Data Only 15.67 Mbits/s

Elaboración: Alfredo Muñoz

El esquema de organización de las redes 3G se compone de capas. Cada transmisión en la red posee tres capas de información:

• La capa superior de servicio general. • La capa intermedia que controla la transmisión de datos. • La capa de base que maneja información fundamental de conectividad.

Japón y Corea del Sur fueron los primeros países en implementar exitosamente la tecnología 3G en el 2001 y 2002 respectivamente, seguidos de Gran Bretaña y Estados Unidos. Para el año 2007 la mayoría de países habían implementado la tecnología.

Debido a que las redes 3G utilizan una frecuencia de radio diferente que las redes 2G, las compañías que la implementaron debieron construir nueva infraestructura y

34 Fuente: Mobile 2.0 Design & Development for the iPhone and Beyond, Brian Fling 81

obtener licencias adicionales, lo que significo que la tecnología tardara en implementarse en algunos países.

Las redes 3G ofrecen sistemas de cifrado KASUMI en lugar del cifrado de flujo A5/1 de las redes 2G. Pese a que se han detectado vulnerabilidades, las redes de tercera generación ofrecen suficiente seguridad para el usuario común.

2.5.1.2 Redes de cuarta generación 4G. La última tecnología de redes celulares, fue diseñada para incrementar la velocidad de transferencia de datos para navegación por Internet y video. El ITU ha designado a los estándares LTE, LTE-Advanced, WiMAX 2 como tecnologías de cuarta generación.

Se espera que los sistemas 4G proporcionen soluciones seguras basadas en IP (Internet Protocol) de banda ancha móvil para computadoras portátiles, módems inalámbricos, Teléfonos Inteligentes y otros dispositivos móviles. Adicionalmente se espera que se pongan a disposición de los usuarios acceso a Internet por ultra banda ancha, telefonía IP, servicios de juegos, y streaming de multimedia.

En el 2009 la Unión Internacional de Telecomunicaciones especificó los requerimientos IMT-Advanced (International Mobile Telecommunications Advanced) para los estándares de la cuarta generación de redes de telefonía celular, estableciendo los requerimientos máximos de velocidad en 100 Mbps para comunicaciones móviles como en trenes y autos en movimiento y 1 Gbps para comunicaciones de poca movilidad como usuarios estacionarios y transeúntes.

Según el estándar IMT-Advanced (International Mobile Telecommunications Advanced), una red celular de cuarta generación debe cumplir con los siguientes requisitos:

• Debe ser una red basada en paquetes IP. • Los picos de transmisión de datos para dispositivos de alta movilidad deben ser de 100 Mbps y para dispositivos estáticos o de poca movilidad 1 Gbps aproximadamente.

• Usar y compartir los recursos de red dinámicamente para dar servicio a más usuarios simultáneos por celda. • Ancho de banda escalable en sus canales de 5 a 20 MHz y opcionalmente que lleguen a 40 MHz. • Eficiencia espectral del enlace pico de 15 bit/s/Hz/Celda en conexión de bajada y 6.75 bit/s/Hz/Celda en la conexión descendente. Lo que significa que 1 Gbps en el enlace de bajada debe ser posible en un ancho de banda menor de 67 MHz. • La eficiencia espectral del sistema debe ser de hasta 3 bit/s/Hz/Celda en el enlace de bajada y 2.25 bit/s/Hz/Celda en la conexión de subida para uso en espacios interiores. • Traspaso fluido entre redes heterogéneas • Capacidad de ofrecer servicios para multimedia de alta calidad.

Las implementaciones de WiMAX y LTE son consideradas una alternativa temporal comúnmente conocidas como 3.9G que ofrecen una mejora en el servicio hasta que WiMAX 2, basada en las especificaciones IEEE 802.16m y LTE Advanced entren en funcionamiento.

Versiones de LTE y WiMAX compatibles con el estándar IMT-Advanced se encuentran en desarrollo con el nombre de LTE Advanced y WirelessMAN- Advanced respectivamente. En diciembre del 2010, la Unión Internacional de Telecomunicaciones reconoció que las versiones actuales de LTE, WiMAX y otras tecnologías 3G mejoradas que no cumplían a cabalidad el estándar IMT-Advanced podían ser consideradas 4G si mejoraban sustancialmente su desempeño y capacidades con respecto a la tecnología inicial 3G y sean precursores de las tecnologías 4G.

2.5.1.2.1 LTE Advanced (Long-term evolution Advanced).

LTE Advanced es un candidato para el estándar IMT-Advanced enviado formalmente por la organización 3GPP al ITU en el 2009, que se espera sea estrenada en el 2012. El objetivo del LTE-Advanced es de alcanzar y superar los

requerimientos del ITU. El LTE-Advanced es una mejora a las redes existentes LTE que solamente deben actualizar de WCDMA a HSPA por lo que, LTE- Advanced se convierte en una buena alternativa para los operadores celulares que han invertido en LTE. LTE y LTE-Advanced harán uso de espectro electromagnético adicional al igual que multiplexación para permitir que la tecnología alcance mayor velocidad de datos. Transmisión Multi punto Coordinada también permitirá mayor capacidad a los sistemas para manejar la mayor velocidad de datos obtenida.

LTE-Advanced manejara picos de enlace de bajada de 1 Gbps y picos de conexión de subida de 500 Mbps.

2.5.1.2.2 IEEE 802.16m o WiMAX 2.

Mientras la generación actual de redes móviles 802.16e están siendo desplegadas, el desarrollo de la siguiente generación de ésta tecnología conocida como IEEE 802.16m o WiMAX 2 continúa con el objetivo de brindar mejor desempeño, capacidad y flexibilidad con respecto de las redes existentes para llegar a satisfacer el estándar IMT-Advanced.

WiMAX 2 es la secuela planeada del sistema WiMAX para acceso inalámbrico de alta velocidad a Internet. WiMAX o Worldwide Interoperability for Microwave Access es un estándar técnico para el uso de frecuencias más bajas que las usadas para la transmisión de radio. Estas frecuencias pueden ser usadas para conexiones de datos, directamente desde los transmisores a los usuarios o como un servicio adicional a redes cableadas como banda ancha por cable o línea telefónica.

WiMAX 2 trabaja separando transmisiones de datos entre varios canales inalámbricos, para alcanzar velocidades teóricas de 1 Gbps, sin embargo en pruebas realizadas se han alcanzado velocidades de 330 Mbps. El objetivo de los servicios comerciales de WiMAX 2 es de ofrecer a sus usuarios velocidades promedio de 100 Mbps a diferencia de velocidades ofrecidas de WiMAX que oscilan los 5 Mbps.

Pese a que el estándar IEEE 802.16m brindará un mejor desempeño para los usuarios, el principal factor para la adopción de esta tecnología por parte de los 84

operadores será que esta tecnología podrá satisfacer la demanda de servicio de Internet de banda ancha móvil de una cantidad siempre creciente de usuarios.

Adicionalmente de su mayor capacidad y mejor desempeño, IEEE 802.16m será compatible con las redes de WiMAX existentes, lo que significará menores inversiones al momento de actualizar la tecnología. La mayoría de los operadores móviles de WiMAX en la actualidad puede convertir sus redes de IEEE 802.16e a IEEE 802.16m al renovar algunas unidades de placas de circuitos y el software que usan en sus estaciones base, todo esto sin interrumpir el funcionamiento de las unidades 802.16e por lo que los usuarios no verían paralizado su servicio.

2.5.2 Redes inalámbricas WLAN, WMAN. 2.5.2.1 WLAN. 2.5.2.1.1 Wi-Fi (IEEE 802.11).

El IEEE 802.11 es un conjunto de estándares para la implementación de redes inalámbricas de área local (WLAN) en bandas de frecuencia de 2.4 GHz 3.6 GHz y 5 GHz. Este estándar es mantenido por el comité IEEE 802. Este estándar proporciona las bases para los productos de redes inalámbricas que usan el nombre Wi-Fi.

Wi-Fi es el tipo de red inalámbrica más común usada para conectar computadoras y compartir acceso a Internet en casas y oficinas. Una red Wi-Fi no requiere de cableado pero transmite su tráfico por la red a través de ondas electromagnéticas usando dispositivos centrales que hacen el papel de un hub de red, router y modem de Internet de alta velocidad.

Cada máquina dentro de una red Wi-Fi debe tener instalada una tarjeta o un adaptador externo Wi-Fi. Estos dispositivos incorporan un transmisor y receptor para enviar y recibir datos a través de la red hacia el router. El rango de transmisión varia hasta los 100 metros o más pero posee una estructura centralizada que crea una red inalámbrica de área local (WLAN).

Dentro del estándar 802.11 existen diferentes generaciones de protocolos, cada uno designado por una letra adicional, estas generaciones incluyen a los protocolos 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n. Todos los componentes dentro de una red

inalámbrica deben sujetarse a un mismo estándar, por ejemplo si el router funciona con el estándar 802.11g las tarjetas y adaptadores inalámbricos deben funcionar con los mismos estándares.

Los componentes fabricados para una red Wi-Fi, pueden ser certificados por la Wi- Fi Alliance. La certificación asegura que el producto es totalmente compatible con los estándares que soporta. Solamente una red inalámbrica que compuesta por componentes certificados es una verdadera red Wi-Fi por sus estándares técnicos.

2.5.2.1.2 HiperLAN.

High-performance radio LAN es parte de un framework de acceso de alta velocidad por radio desarrollado por ETSI BRAN, el Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicaciones responsable por las redes de banda ancha de acceso por radio. El objetivo era producir una red de área local inalámbrica, que no pueda ser diferenciada en desempeño de una red de área local, como Ethernet, al igual que poseer soporte para servicios asincrónicos e isócronos. HIperLAN opera en la banda de 5 GHz dando soporte de calidad de servicio para datos multimedia y brindar funciones de transporte de datos de 6 a 54 Mbp. A diferencia de del estándar IEEE 802.11, el ETSI BRAN desarrollo el estándar sin tomar en cuenta productos existentes o regulaciones, sino que estableció los requerimientos y creó un comité que se encargaría de satisfacer estos requerimientos. HiperLAN trabaja en las dos primeras capas del modelo de interconexión de sistemas abiertos (OSI).

El estándar HiperLAN está dividido en cuatro diferentes versiones.

Tabla 2.9. Tipos de redes HiperLAN.35

Tipo Frecuencia Rango Velocidad HiperLAN tipo 1 5 GHz 50 m 23 Mbps HiperLAN tipo 2 5 GHz 200 m 23 Mbps HiperLAN tipo 3 5 GHz 5000 m 20 Mbps HiperLAN tipo 4 17 GHz 200 m 155 Mbps

35 Fuente: Mobile ad hoc networks: from wireless LANs to 4G network, George Aggelou.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

2.5.2.2 WMAN. 2.5.2.2.1 Local Multipoint Distribution Service (LMDS).

Es una tecnología de acceso inalámbrico a banda ancha diseñado originalmente para la transmisión de televisión digital. Fue concebida como una red inalámbrica fija de tecnología de punto a multipunto para la utilización en última milla (tramo final de una línea de comunicación) El Servicio Local de Distribución Multipunto (LMDS) opera comúnmente en frecuencia de microonda entre los 26 GHz y los 29 GHz.

Los sistemas LMDS utilizan estaciones bases distribuidas en un área de cobertura de manera que agrupen a usuarios en torno a ellas formando una estructura de celdas, conocidas también como áreas de servicio con un radio aproximado de 4 km.

La capacidad de flujo y la distancia confiable del enlace dependen de las restricciones comunes del enlace de radio y del método de modulación usado. La distancia típicamente se encuentra limitada a los 2.4 km por factores ambientales, sin embargo los enlaces de hasta 8 km de la estación base son posibles en situaciones especificas como cuando los sistemas punto a punto pueden alcanzar mayores distancias debido al incremento de la ganancia de la antena.

Figura 2.12. Celdas LMDS. 36

36 Fuente: http://www.info-ab.uclm.es/labelec/solar/Comunicacion/Wifi/LMDS.htm 87

Macrocelda: 1-5 Km de radio

Estación Base 28/40 GHz

5.8 GHz

Microcelda: 50 – 500 m de radio

Entre los servicios que LMDS ofrece se encuentran:

• Internet de alta velocidad. • VoD (Video on Demand). • RDSI. • Telefonía. • Frame Relay. • Videoconferencia.

2.5.2.2.2 HiperMAN.

High Performance Radio Metropolitan Area Network es un estándar creado por el Instituto Europeo de Estándares en Telecomunicaciones (ETSI) por el grupo BRAN para proporcionar comunicaciones de redes inalámbricas dentro de las frecuencias de 2 GHz a 11 GHz en Europa y otros países que sigan los estándares ETSI. HiperMAN es la alternativa europea a WiMAX.

El principal propósito de HiperMAN es brindar acceso a Internet inalámbrico de banda ancha cubriendo grandes aéreas geográficas. El estándar se enfoca en

soluciones de banda ancha optimizadas para acceder a frecuencias menores de 11 GHz y trabajar con conmutación de paquetes dentro de la red, con soporte para aplicaciones fijas y móviles, principalmente en entornos residenciales y de pequeños negocios.

Hiperman será capaz de interoperar con sistemas fijos de acceso inalámbrico de banda ancha que operen dentro de las frecuencias de 2 a 11 GHz. El estándar HiperMAN ha sido desarrollado en cooperación con el estándar IEEE 802.16 de manera que los dos estándares interoperen sin dificultad. HiperMAN soportará Modo de Transmisión Asincrónica (ATM), a pesar de que su principal objetivo es dar servicio al tráfico por protocolo IP. Además ofrece calidad de servicio, manejo de control de conexiones rápidas, alta seguridad, adaptación de codificación rápida, modulación y potencia a transmitir según la condiciones de propagación y permite la conexión entre dispositivos que no se encuentren en la misma línea de visión.

2.5.2.3 Near Field Communication (NFC). NFC es un conjunto de tecnología inalámbricas de corto alcance, típicamente de 4 cm o menos, que opera una la frecuencia 13.56 MHz en la interfaz ISO/IEC 18000- 3 con tasas de transferencia de 106 Kbps a 424 Kbps. NFC consta de un iniciador y un objetivo, el iniciador es el encargado de genera un campo de radio frecuencia que da energía al dispositivo objetivo, lo que permite que los dispositivos objetivo pueden presentarse en forma de etiquetas, stickers, tarjetas, etc. que no requieren baterías. La comunicación punto a punto mediante Near Field Communication es posible si los dos dispositivos poseen una fuente de energía.

Las etiquetas NFC por lo general contienen datos solo de lectura pese a que pueden ser para lectura y escritura. Estos dispositivos pueden ser codificados por sus fabricantes o usar las especificaciones del foro NFC, que es el encargado de promocionar la tecnología y establecer los estándares para su funcionamiento como parámetros de comunicación, como velocidades y capacidades de los dispositivos, memoria, seguridad, retención de datos, duración de escritura, etc. En la actualidad las etiquetas NFC disponen de 96 a 4096 bytes de memoria para guardar información.

Los componentes NFC funcionan en dos modalidades:

• Modo de comunicación pasiva, cuando sólo existe un dispositivo NFC activo y el otro usa el campo del primero para intercambiar información • Modo de comunicación activa, cuando dos dispositivos NFC generan un campo electromagnético e intercambian datos.

La tecnología NFC utiliza dos formas de codificación los datos, codificación de Miller y codificación de Manchester, la primera que usa un 100% de modulación mientras que la segunda un 10%.

Los dispositivos de comunicación cercana son capaces de transmitir y recibir datos al mismo tiempo por lo que pueden detectar potenciales colisiones si la frecuencia de la señal recibida no coincide con la frecuencia de la señal enviada.

LA tecnología NFC tiene una distancia teórica de funcionamiento de hasta 20 cm, sin embargo para fines prácticos la distancia es de alrededor de 4 cm y soporta tasas de transferencia de 106, 212, 424 Kbps determinada en el estándar ISO/IEC 18092.

La comunicación entre dispositivos NFC se produce mediante inducción dentro de un campo magnético donde dos antenas de espira son colocadas dentro del campo cercano de ambas. Esta tecnología trabaja en la banda 13.56 MHz por lo que no existe ninguna restricción o licencia necesaria para su uso.

2.5.2.3.1 Usos del NFC.

• NFC puede ser usado como dispositivo de pago, donde basta con acercar dos dispositivos NFC para pagar por bienes o servicios como si fuese una tarjeta de crédito o débito, este servicio en la actualidad se encuentra disponible a través de Google Wallet, para Teléfonos Inteligentes Android con chip NFC, y iPhone con adaptadores NFC.

• Como documento de identificación que almacenaría los datos personales de los usuarios, por lo que los Teléfonos Inteligentes con NFC cobrarían mayor importancia, sin embargo sería necesario implementar mayores medidas de seguridad, por la sensibilidad de los datos almacenados.

• NFC podría ser usado para transferencia de pequeñas cantidades de información como direcciones de páginas web, códigos de promociones, etc.

• NFC tiene el potencial de s er usado como sistema de registro ( check-in) en aplicaciones como Foursquare para automatizar el proceso de registro cuando el cliente desee realizar un registro en un lugar de su preferencia.

Figura 2.13. Sistema Google Wallet. 37

2.6 Las nuevas aplicaciones para a umentar el conocimiento con la Realidad A umentada. Dado que en el futuro la mayoría de trabajos requerirán de conocimientos tecnológicos, es responsabilidad de la educación la elaboración de métodos y herramientas que prepare n adecuadamente a las generaciones futuras para los retos que estas deberán enfrentar, es así que según Shameena Parveen, cofundadora de Edutech, es necesario avanzar de los conceptos del aprendizaje por repetición y de los métodos ‘Yo enseño, tu escuchas’ a métodos de aprendizaje más activos y participativos donde los estudiantes toman

37 Fuente: http://www.maximumtech.com/smartphone -payment-systems-get-real-near-field -communication- explained

responsabilidad de su aprendizaje y son participantes comprometidos en lugar de observadores pasivos.

La RA apela a nociones constructivistas de educación donde los estudiantes toman control de su propio aprendizaje e interactúan con entornos reales y virtuales. En situaciones de aprendizaje que son parcialmente virtuales como en la RA, los estudiantes pueden manipular objetos que no son reales y aprender nuevas habilidades, con el beneficio que en el aprendizaje con RA no existen los errores reales. Existen varias formas de aplicar la RA al aprendizaje:

Figura 2.13. Aplicaciones de la Realidad Aumentada en la educación. 38

2.6.1 Realidad Aumentada y entrenamiento. La RA puede proporcionar aprendizaje rico en contexto para individuos que están aprendiendo una habilidad. En la actualidad se usan aplicaciones de RA para entrenar a las personas en campos diversos como en medicina, la milicia, el rescate, etc.

El ejército de Estados Unidos ha sido un líder en el uso de la RA especialmente en el área de entrenamiento. En el 2009 la Corporación Sarnoff demostró el primer

38 Fuente: http://www.fundacion.telefonica.com/es/debateyconocimiento/media/publicaciones/Realidad_Aume ntada_Completo.pdf 92

sistema de entrenamiento para combatientes lo que en el ejército se conoce como Future Immersive Training Env iroment. El experimento de 36 millones de dólares permite a los soldados entrenar desde casa para prepararse para pequeños conflictos urbanos alrededor del mundo. Este sistema combina visualización por HMD con escenarios del mundo real con imágenes y avata res generados por computadora. Los soldados interactúan en un entorno de entrenamiento realista usando sus propias armas con los avatares creados por computadora que reaccionan a las acciones de los soldados, hablando, evitando el contacto y devolviendo el fuego. Los soldados pueden grabar y repetir sus sesiones de entrenamiento.

Igualmente el ejército de Estados Unidos usa RA para entrenar a los soldados en mantenimiento y reparación de vehículos, según Daniel Long de PC Lifestyle el ejército también se en cuentra desarrollando aplicaciones para Android que sobrepongan gráficos esquemáticos de los motores para que potencialmente cualquier persona pueda convertirse en mecánico.

Figura 2.14. Proyecto ARMAR. 39

Los departamentos de bomberos en Estados Unidos están usando igualmente la RA en su entrenamiento desarrollada por Resolve Fire & Hazard Response, Inc. que va desde los principios de combate de incendios en pequeñas estructuras hasta el manejo de incidente s con materiales peligrosos.

39 Fuente: http://graphics.cs.columbi a.edu/projects/armar/index.htm 93

2.6.2 Realidad Aumentada y aprendizaje basado en el descubrimiento. El aprendizaje por descubrimiento se basa en un aprendizaje por análisis donde la práctica en el descubrimiento por uno mismo enseña a adquirir información en una forma que esta información se convierte en conocimiento para resolver problemas. Por ejemplo, un visitante a un museo o galería de arte puede acceder a una aplicación de RA que le facilitaría información adicional, mapas, audio o video relacionado. Universidades en Estados Unidos ofrecen giras por los campus que incluyen contenido de RA, la aplicación para iPhone uTourX ofrece giras para los campus de Yale, Stanford, MIT y Harvard.

Otras aplicaciones permiten al observador apuntar su dispositivo móvil a un lugar histórico y se presentarán fotos que muestran cómo lucía este lugar en diferentes períodos del pasado. CultureClic es una aplicación de RA para Teléfonos Inteligentes que permite a los turistas que se encuentran en Francia acceder a información sobre 1300 museos que incluyen pinturas, fotos y esculturas como también información relacionada a eventos culturales.

De la misma manera la aplicación de RA Google Sky Map usa aprendizaje por descubrimiento, donde basta con apuntar el dispositivo móvil a una estrella para que información de la misma se presente.

2.6.3 Juegos de aprendizaje y Realidad Aumentada. Los juegos basados en un entorno del mundo real aumentado con información digital tienen el poder de llegar a los usuarios de maneras únicas. En la interacción con un juego aumentado la persona es capaz de hacer conexiones y entender relaciones de una manera de formas significativas. Un juego experimental de Karen Schrier en el 2006 llamado “Reliving the Revolution” le llevó a concluir que los juegos de RA cuando son desarrollados apropiadamente con propósitos pedagógicos pueden motivar la práctica auténtica de las habilidades requeridas en el siglo 21, específicamente los juego de RA aportan en la enseñanza de interpretación, el pensamiento multimodal, la resolución de problemas, el trabajo en equipo y la diferencia de perspectivas.

Las ventajas de las aplicaciones de RA en la enseñanza se dan debido a la aparición de aplicaciones sociales, lúdicas y basadas en la ubicación, que se valen del contexto para brindar una experiencia de aprendizaje que use la exploración y el descubrimiento de información virtual como herramienta de enseñanza dentro del mundo real.

2.6.4 Realidad Aumentada para el modelado de objetos. Con los avances de RA en la actualidad, los diseñadores pueden observar y manipular objetos tridimensionales creados a partir de bosquejos. Aplicaciones como Nestor desarrollada en el 2009 que trabaja en teléfonos móviles con Symbian OS permiten a los usuarios enseñar a la aplicación un modelo de dos dimensiones para relacionarlo con un objeto en 3D. En el campo de la arquitectura la RA está siendo usada para crear modelos a escala de edificios. El proyecto Augmented Round Table for Architecture and Urban Planning (ARTHUR) desarrollado por University College London permite que usuarios sentados alrededor de una mesa redonda observar un modelo tridimensional de una ciudad permitiendo que se tome decisiones respecto de la planificación urbana basándose en simulaciones y visualizaciones de aspectos de rendimiento de los edificios para evaluar las consecuencias de cualquier cambio en el diseño de la ciudad. Es posible observar simulaciones de los efectos en los flujos de transeúntes de la construcción de edificaciones en posiciones específicas dentro de la ciudad.

Figura 2.15. ARTHUR. 40

40 Fuente: http://www.vr.ucl.ac.uk/projects/arthur/arthur2.jpg 95

2.6.5 Libros Aumentados .

Figura 2.16. Libro Aumentado. 41

En los últimos años han aparecido en el mercado libros aumentados, que son a primera vista como cualquier otro libro, sin embargo, cuando se los coloca al frente de una webcam, elementos tridimensionales, películas, imágenes y sonidos se presentan. En algu nos casos, es posible la interacción con los elementos aumentados. Algunas de estas aplicaciones de RA requieren que los usuarios descarguen software especializado para la detección de los códigos presentes en los libros.

41 Fuente: http://www.boffswana.com/news/?p=802

En el año 2010 Martin-Gutierrez y otros en su trabajo Education: Design and Validation of an Augmented Book for Spatial Abilities in Engineering Students observaron como libro aumentado ayudaba a los estudiantes a visualizar y realizar tareas de ingeniería espacial, midiendo los efectos de la tecnología en 24 estudiantes universitarios. La investigación encontró que los estudiantes encontraron la experiencia útil y fácil de usar y que el entrenamiento tuvo efectos medibles y positivos en las habilidades espaciales de los estudiantes.

En el 2009 Albertina Dias en su trabajo Technology Enhanced Learning and Augmented Reality: An Application on Multimedia Interactive Books concluyo que el uso de libros aumentados reporta varios beneficios a sus usuarios a sus usuarios entre los que se encuentran:

• Al añadir visualización a un libro de texto estándar, este aumenta su valor como material educacional.

• El texto en los libros se vuelve más fácil de comprender y por lo tanto se fomenta el proceso de aprendizaje.

• El contenido audio visual es más atractivo que el libro de texto estándar.

• La adición de elementos de visualización a los libros de texto estándar crean un nuevo tipo de medio y posibilidades para el aprendizaje, dando como resultado un instrumento educacional completamente nuevo.

• Herramientas de creación de contenidos, intuitiva y fácil de usar, impulsarán el uso de la creatividad al momento de preparar material educativo.

Resumen Capítulo 2

Avances y situación actual de la Realidad Aumentada La RA es una tecnología joven con amplio espacio para el mejoramiento de sus componentes de hardware y software. Las condiciones para la adopción de la RA mejoran día a día, esto reflejan los datos de adopción de Teléfonos Inteligentes, la aparición de Tabletas, y otros dispositivos móviles y la mejoras en las tecnologías de comunicación inalámbrica.

Limitaciones en su desarrollo.

• Errores de paralelaje por la alineación de la cámara y los ojos de los usuarios. • Complicaciones en la eliminación de los objetos reales que se sustituyen con los virtuales, o viceversa. • Uso de sistemas RA en ambientes complejos no preparados. • Necesidad de mayor poder de procesamiento de los componentes electrónicos. • Falta de estándares para su desarrollo y interoperabilidad limitada entre sistemas.

Ventajas de las aplicaciones RA. La Realidad Aumentada distingue los aspectos sensoriales de la experiencia y procede a acrecentarla valiéndose de elementos virtuales perceptibles que añadan contexto y dimensión a la información además de ofrecer nuevas formas de interacción hombre-máquina. La tecnología ofrece ventajas específicas según sus aplicaciones en juegos de video, marketing, turismo, medicina, y aplicaciones militares.

Condiciones estratégicas de implantación masiva de la Realidad Aumentada. Factores favorables. • Las aplicaciones de RA deben ser útiles para sus usuarios. • Diseño de dispositivos electrónicos especialmente concebidos para aplicaciones de RA. • La integración de redes sociales y RA especialmente en el contexto de localización. • La RA no se encuentra limitada a los laboratorios y aplicaciones estáticas. • Disponibilidad masiva dispositivos electrónicos que permitan su funcionamiento. • El interés comercial de compañías que deseen explotar el creciente mercado de la publicidad móvil.

Barreras para la adopción. • Ausencia de regulaciones claras para su uso, vulnerabilidad a limitaciones o prohibiciones en el futuro. • Dispositivos electrónicos en la actualidad brindan una experiencia de RA limitada. • Percepción negativa de la utilidad de la tecnología. • Necesidad de un identificador que relacione a los usuarios a la disponibilidad de las aplicaciones RA. • Desconocimiento de las preferencias de uso de la RA. • Consideraciones sociales del uso de RA: spam, privacidad, profiling.

Las nuevas tecnologías de comunicación y la RA. Estas tecnologías que varían en alcance y capacidad de transmisión pueden usarse no solamente como canales de acceso a Internet, en el caso de tecnologías 3G, 4G, WLAN (Wireless Local Area 98

Network), WMAN (Wireless Metropolitan Area Network), sino también como ayudas a los sistemas de localización y registro, en el caso de NFC (Near Field Communication). Algunos dispositivos móviles en la actualidad cuentan con una combinación de estas tecnologías dando como resultado un aumento en la disponibilidad de herramientas para el desarrollo de sistemas de Realidad Aumentada.

Las nuevas aplicaciones para aumentar el conocimiento con RA. La RA apela a nociones constructivistas de educación donde los estudiantes toman control de su propio aprendizaje e interactúan con entornos reales y virtuales donde los estudiantes pueden manipular objetos que no son reales y aprender nuevas habilidades, con el beneficio que existen los errores reales. Existen varias formas de aplicar la RA al aprendizaje: entrenamiento, aprendizaje basado en el descubrimiento, juegos de aprendizaje, aprendizaje por modelado de objetos y libros aumentados.

Elaboración: Alfredo Muñoz

CAPÍTULO III: PROYECTOS ACTUALES BASADOS EN LA REALIDAD AUMENTADA

3.1 Investigación de desarrollos de proyectos en el ámbito mundial de aplicación generalizada 3.1.1 Yelp. Yelp es una empresa californiana de búsqueda localizada creada en el 2004, que facilita información comercial de un área determinada. Detalles como dirección del negocio, horario, parqueo, etc. pueden ser contribuidos por los usuarios previa revisión de un moderador, igualmente la empresa presenta reseñas a los usuarios de cada comercio disponible y permite a los dueños de negocios incluir información de sus respectivas empresas en las listas de búsqueda. La información se almacena por ciudad y categoría y se puede acceder a ella a través de Internet por un navegador móvil o desde una computadora de escritorio.

En Yelp las personas pueden leer las reseñas de los restaurantes al igual que escribirlas, para escribir una reseña, que usa un sistema de calificación que va de una a cinco estrellas, es necesario tener una cuenta gratuita en Yelp, que se logra con el registro de una dirección electrónica válida. Una vez escrita la reseña, cualquier persona puede acceder a la página de Yelp y leerla. La información es presentada por Yelp dentro del contexto de búsqueda donde se presentan varias alternativas con sus calificaciones respectivas. Al dar clic sobre una de ellas se mostraran detalles adicionales del establecimiento.

Como un incentivo para las personas que contribuyen con reseñas, Yelp ha establecido un sistema de recompensas que incluyen fiestas ocasionales para las personas que han contribuido con una gran cantidad de reseñas. Además Yelp motiva a que los usuarios responsables de las reseñas establezcan una imagen o reputación social, permitiendo que otros miembros evalúen sus reseñas, adicionalmente facilita las conversaciones en línea entre miembros impulsando la formación de relaciones sociales en línea. Cada miembro de Yelp tiene un perfil público que registra sus actividades incluyendo las reseñas escritas con las respectivas calificaciones de otros miembros de la red. Yelp da el reconocimiento

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de "miembros élite" a los usuarios que han escrito la mayor cantidad de reseñas con las mejores calificaciones.

El impacto en los ingresos de los establecimientos registrados en Yelp, según la investigación realizada por Michael Luca del Harvard Business School, revelan un incremento del 5 al 9% del rédito asociado al aumento de una estrella en la calificación del establecimiento, en especial para restaurantes independientes. Los restaurantes afiliados a una cadena no gozan de un aumento de rédito asociado a las calificaciones de Yelp, sin embargo desde la aparición de Yelp las cadenas de restaurantes han perdido parte del mercado en favor de restaurantes independientes.

La aplicación para iOS y Android de Yelp tiene una funcionalidad de Realidad Aumentada denominada Monocle que se encuentra disponible para iPhone 3GS y posteriores y a partir de la versión Yelp 2.0 para la plataforma Android, ésta se activa al sacudir el iPhone de forma repetida superponiendo una imagen aumentada con íconos que presentan información de los establecimientos reseñados por Yelp al video capturado por la cámara del Teléfono Inteligente, permitiendo a los usuarios saber exactamente cuán lejos se encuentran de un local determinado. Esta información es especialmente útil para las personas que transiten por un lugar nuevo.

Una vez activado Monocle la aplicación presenta información semitransparente en forma de burbuja de contenido sobre la imagen en tiempo real, cada una de las burbujas representa un establecimiento con su localización relativa al usuario y presenta la información de Yelp antes descrita, esta burbujas se ocultan o se presentan dependiendo de la dirección a la que el usuario apunte la cámara.

Figura 3.1. Yelp. 42

42 Fuente: http://www.flickr.com/photos/joshb/3865930697/sizes/m/in/photostream/

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3.1.2 Wikitude. Wikitude es una aplicación de Realidad Aumentada móvil desarrollada por la empresa austriaca Wikitude GmbH. Wikitude presenta información de los alrededores de los usuarios en forma de imágenes compuestas por la imagen de video capturada por la cámara del dispositivo móvil en tiempo real e imágenes con información georeferenciada de elementos cercanos al usuario. Wikitude fue la primera aplicación disponible al público que usaba Realidad Aumentada como aproximación a la información basada en localización.

Wikitude funciona calculando la posición del usuario mediante GPS o WiFi para posicionar objetos en la pantalla relativos a la dirección que el usuario apunte la cámara de su dispositivo a diferencia de otras aplicaciones que usan seguimiento gráfico en forma de marcadores para posicionar los elementos aumentados.

La mayoría de los contenidos en el Wikitude World Browser son generados por los usuarios. Estos contenidos pueden añadirse usando una interfaz Web mediante un lenguaje de marcado de representación de datos geográficos en tres dimensiones como KML (Keyhole Markup Language) o ARML (Augmented Reality Markup Language) o bien mediante la página http://wikitude.me usando una cuenta de Facebook, Twitter, Google o Yahoo, para de forma fácil etiquetar lugares haciendo

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uso de Google Maps que posteriormente serán visualizados en forma de Realidad Aumentada desde cualquier dispositivo móvil que cuente con el Wikitude World Browser.

Wikitude a partir de la versión 4 proporciona a sus usuarios además de la información de Realidad Aumentada, información basada en localización de los servicios de Youtube, Twitter y Panoramio. Esta versión de Wikitude permite la personalización de contenidos y resultados de búsqueda en todas las capas de información disponibles en Wikitude.

La aplicaciones de Wikitude World Browser para dispositivos móviles se encuentra disponible para las plataformas Android en las versiones entre la 1.6 y la 2.3 para dispositivos de alta resolución o de pantallas normales, sin embargo para pantallas de poca resolución, los elementos virtuales no se presentan de forma precisa, también para todos los Tabletas que funcionen con Android 3.0 a partir de la versión de Wikitude 6.1.

Para la plataforma BlackBerry, Wikitude viene preinstalado en todos los dispositivos que funcionen con OS7 (Sistema operativo de BlackBerry) con todas las capacidades de Realidad Aumentada, sin embargo para la versión OS6 la aplicación de Wikitude se limita a presentar vistas de mapas y listas.

Para el sistema operativo iOS de Apple, Wikitude funciona para el iPhone a partir del 3GS, para el iPad en todas sus versiones y para el iPod Touch a partir de la versión 3G.

Para la plataforma Symbian de Nokia Wikitude trabaja en la versión 3 de Symbian en teléfonos como el C7, E7 y N8 y en la versión 5 de Symbian en los teléfonos N97, N97 mini y Samsung I8910 HD.

Wikitude se encuentra disponible también para la nueva plataforma móvil de Microsoft Windows Phone 7 en su versión Mango.

Figura 3.2. Wikitude. 43

43 Fuente: http://wikitude-world-browser.softonic.com/android/imagenes 103

Además de Wikitude World Browser, Wikitude GmbH ha desarrollado la aplicación de asistencia de navegación Wikitude Drive, esta aplicación es la primera de su clase al ofrecer a los usuarios de Teléfonos Inteligentes un sistema de navegación de Realidad Aumentada que permite a los usuarios no despegar los ojos del camino mientras siguen las instrucciones visuales en la pantalla de sus dispositivos móviles, esta aplicación en la actualidad se encuentra disponible en el Android Market en Austria, Alemania, Suiza, Reino Unido, España, Francia, Italia, Estados Unidos, Canadá y México. La navegación tiene lugar en tiempo real en la imagen capturada por la cámara del Teléfono Inteligente, donde adicionalmente al modo a la vista de mapa tridimensional convencional, Wikitude Drive posee la vista de Realidad Aumentada donde las instrucciones de navegación se presentan de forma directa sobre la imagen del camino por el que se está transitando. El sistema funciona colocando el dispositivo móvil sobre el tablero del automóvil con la cámara apuntando en dirección al camino, de esta manera la aplicación presenta instrucciones de manejo sobre el video capturado permitiendo a los conductores mantener la vista en el camino en todo momento, incluso cuando se busca direcciones a diferencia del resto de sistemas de navegación existentes en la actualidad. Debido a la naturaleza de Wikitude Drive el procesamiento de imágenes debe permitir una respuesta inmediata del sistema, por lo que los requerimientos de

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hardware son altos para l os estándares actuales, siendo solamente los dispositivos Android de última generación , los capaces de brindar la respuesta esperada del sistema. Entre estos dispositivos se encuentran Samsung Galaxy Tab, Google Nexus S, HTC Nexus One, HTC Desire, Sony Eri csson X8, Sony Ericsson X10i.

Figura 3.3. Wikitude Drive. 44

3.1.3 World Lens. En el 2010 la empresa Quest Visual presentó su aplicación para iPhone World Lens inicialmente capaz de traducir imágenes de inglés a español con la ayuda de un sistema de Realidad Aumentada que captura imágenes de texto para luego reemplazarlo en la pantalla del dispositivo móvil por su traducción en un idioma predeterminado. Este sistema a la vez hace uso tanto del aumento como de la disminución de la realidad al ocultar e l texto original para reemplazarlo con su traducción.

Esta aplicación resulta útil para las personas que se encuentran en un lugar donde se usa un idioma que no conocen, World Lens traduce textos enfocados con la cámara del dispositivo móvil dentro de su contexto facilitando información útil a sus usuarios.

44 Fuente: http://movilae.com/wikitude -drive-gps-realidad-aumentada/

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El sistema World Lens captura imágenes en movimiento en las que distingue entre el texto a traducir y su contexto para luego aplicar tecnología de reconocimiento óptico de caracteres para el análisis de imágenes y la traducción de palabras que encuentra para luego presentar en la pantalla del dispositivo la traducción del texto en reemplazo del contenido original haciendo uso de Realidad Aumentada. Pese a que la traducción no siempre es perfecta, Visual Quest asegura que las como mínimo, World Lens aporta con una traducción que conserve el sentido general del texto. La calidad de la traducción, por la arquitectura de tuberías del sistema (pipeline architecture), en las que la salida de un proceso es la entrada de otro, es dependiente de la precisión del reconocimiento de los caracteres de texto, para la formación de oraciones que servirán de entrada para el motor de traducción que se encargará de la interpretación del texto y su posterior traducción, por lo que un error en cualquiera de los procesos afectará negativamente la calidad de traducción.

World Lens realiza traducciones casi en tiempo real y no requiere de conexión a Internet para su funcionamiento a diferencia de sistemas similares como Google Goggles. Existen otros productos en el campo de la traducción que compiten con World Lens, interpretadores de voz como iSpeak y Jibbigo al igual que dispositivos dedicados a la traducción, sin embargo World Lens es el primer sistema en ofrecer traducción dentro de contexto haciendo uso de Realidad Aumentada.

El creador de World Lens Otavio Good, diseño originalmente el sistema para ser usado por turistas que necesitaban traducciones instantáneas precisas de signos y menús, siendo un requerimiento del sistema realizar la traducción en menos de 20 segundos que es el tiempo que tomaría realizar una búsqueda manual del significado de un texto en un diccionario o en una búsqueda en línea. En parte la velocidad de respuesta de World Lens se debe a técnicas de programación aplicada a video juegos, como el sombreado de pixeles y el procesamiento de vectores, que Good aprendió cuando desarrollaba juegos para SEGA. El uso de estas técnicas es posible a partir de la inclusión en el iPhone 3GS del procesador gráfico PowerVR SGX en Junio del 2009.

En la actualidad World Lens se encuentra disponible en la tienda de iTunes de forma gratuita con funcionalidad limitada, sin embargo para obtener la versión

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completa es necesario pagar un paquete de traducción de $9.99 disponible de español - inglés y viceversa e inglés - francés y viceversa.

Figura 3.4. World Lens. 45

3.1.4 Google Sky Map .

Figura 3.5. Google Sky Map. 46

45 Fuente: http://itunes.apple.com/app/word -lens/id383463868?mt=8 46 Fuente: http://www.flickr.com/photos/jsladephotography/5202 990805/

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Google Sky Map es una aplicación útil para los astrónomos amateur al igual que como una herramienta útil de aprendizaje de astronomía para niños y adultos para Android 1.5 y posteriores que presenta en pantalla un mapa de objetos celestes: constelaciones, galaxias, estrellas y planetas en tiempo real al enfocar el dispositivo al cielo de la misma manera como se verían si se usara un telescopio para observarlas. Mediante el uso del GPS, brújula, reloj y sensores de inclinación en los dispositivos, Google Sky Map incluso permite observar las estrellas que se encuentran al otro lado del planeta. Adicionalmente la aplicación permite la búsqueda de objetos celestes por nombre.

Sky Map permite a los usuarios identificar más de mil estrellas y todos los planetas del sistema solar al igual que gran número de constelaciones y estrellas individuales al apuntar sus dispositivos hacia objetos en el cielo. La aplicación ajusta automáticamente los objetos en pantalla con la dirección en que se apunta. Los usuarios pueden acercar o alejar la vista y hacer visibles u ocultar capas de presentación: Estrellas, constelaciones, Messier (una colección de 110 objetos astronómicos, como galaxias, cúmulos de estrellas, y niebla, compilados por el astrónomo francés Charles Messier entre 1764-1782), planetas, líneas de cuadrícula de capa (útiles para determinar una posición en el espacio) y horizonte de capa.

La aplicación también puede determinar la posición de planetas y estrellas relativos a la localización del usuario mediante la función de búsqueda que, al ingresar el nombre de un planeta o estrella Google Sky Map dirigirá a los usuarios hacia ese objeto usando una flecha apuntando en la dirección del objeto de búsqueda. En modo manual, la aplicación permite explorar el cosmos tocando la pantalla en lugar de mover el dispositivo para que las imágenes se ajusten automáticamente. La aplicación también incluye la función de búsqueda para áreas específicas de interés y una función de máquina del tiempo que permite observar el cielo en cualquier fecha y hora y adelantarla o retrocederla a diferentes velocidades para observar el movimiento de los cuerpos celestes en el tiempo. Adicionalmente Google Sky Map posee una galería con imágenes detalladas del universo proporcionadas por el telescopio Hubble.

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En el modo "Night Toggle" el color y el brillo de la pantalla cambian para facilitar la observación de estrella en la noche.

Figura 3.6. Google Sky Map. 47

A cuatro años de su lanzamiento Google Sky Map fue donado a la comunidad como código abierto, paso a manos de la Carnegie Mellon University para la coordinación de su desarrollo a través de una serie de proyectos estudiantiles que contaran con el apoyo de ingenieros de Google como consejeros, adicionalmente al convertir la aplicación en código abierto se abre la oportunidad de que entusiastas en la astronomía incluyan nuevas funcionalidades.

3.1.5 Layar. Layar es una aplicación móvil de realidad aumentada disponible para la mayoría de Teléfonos Inteligentes incluidos los dispositivos Android y iPhones desarrollado por la empresa holandesa del mismo nombre en el 2009, que permite a sus usuarios diferentes formas de interacción con la Realidad Aumentada, la popularidad e

47 Fuente: http://www.google.com/mobile/skymap/ 109

innovación de Layar le hizo merecedor del título de Tecnología Pionera del 2011 por el Foro Económico Mundial.

Figura 3.7. Layar Browser. 48

En el 2010 Layar firmó acuerdos de distribución de sus productos con compañías como Samsung para estar presente la Samsung Galaxy Tab y otros productos, LG y TCT Mobile por lo que Layar se encuentra disponible ya para diez millones de dispositivos que cuenta miles de desarrolladores para brindar a los usuarios una experiencia de realidad aumentada gracias a la multitud de capas disponibles para sus Reality Browser.

Layar es uno de los principales proveedores de software que hace posible la Realidad Aumentada.

48 Fuente: http://www8.pcmag.com/media/images/216990-layar-reality-browser-2-1-0.jpg 110

Layar fue uno de los pioneros en la industria de las plataformas de realidad aumentada con miles de desarrolladores y multitud de capas disponibles para su Reality Browser.

3.1.5.1 Layar Reality Browser. Layar Reality Browser es un navegador de Realidad Aumentada para plataformas Android, y recientemente para iOS, que brinda una experiencia aumentada a sus usuarios haciendo uso de capas de datos, las capas consisten en plataformas que incluyen varios tipos de experiencias atractivas completadas con elementos interactivos que proporcionan objetos tridimensionales y animaciones. Layar dispone de de diferentes capas con funcionalidades específicas, capas basadas en la localización permiten a los usuarios encontrar locales como cafés, tiendas y otros negocios al igual que lugares históricos y monumentos. Otras permiten a los usuarios jugar con su entorno, navegar en tiendas virtuales con vistas de 360 grados e inclusive observar arte virtual en el mundo real. La oferta de capas en Layar en la actualidad es amplia, entre las más comunes se encuentran:

Panoramio: que permite observar fotos tomadas en lugares cercanos a la ubicación de los usuarios.

Google Local Search: Que proporciona información de restaurantes y otros puntos de interés.

Youtube: esta capa permite observar videos relacionados a ubicaciones cercanas a la del usuario.

Wiki: facilita información de Wikipedia sobre personas, lugares, historia relacionada a la localización del usuario.

Foursquare: accede a información sobre los últimos registros (check-ins) que se realizan en un local cercano a más de acceder a las características usadas frecuentemente en la red social, presentando locales cercanos, personas que los frecuentan y tips de los usuarios respecto de las actividades disponibles e información de estos lugares.

TweepDeck: muestra los tweets enviados en lugares cercanos.

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3.1.5.2 Layar Vision.

Figura 3.8. Layar Vision. 49

Otra tipo de capa implementada recientemente es la capa Layar Vision que permite a los usuarios interactuar de forma digital con imágenes y objetos del mundo real. Layar Vision utiliza elementos visuales como desencadenantes de la experiencia digital. Revistas, posters y periódicos son algunos de los objetos capaces de iniciar Layar Vision. El sistema permite la creación de capas y aplicaciones que reconozcan objetos del mundo real para presentar una experiencia aumentada sobre ellos. Esta funcionalidad de las capas proporciona una experiencia inmersiva al traer a la vida elementos interactivos virtuales de objetos comunes del mundo real. La funcionalidad de Layar Vision se encuentra disponible solamente para la plataforma Android y para dispositivos iPhone.

Layar Vision permite la detección instantánea de objetos reales donde los usuarios no necesitan escanear imágenes en primer lugar para iniciar la interacción con varios elementos como modelos tridimensionales, audio y video y animaciones con la posibilidad de compartir algunos de estos elementos con otros usuarios. Igualmente, Layar Vision combina interacción aumentada con elementos de

49 Fuente: http://www.layar.com/browser/info/ 112

localización y elementos basados en visión en una sola capa disponible tanto como para la plataforma Android como para iOS.

Layar Vision usa técnicas de visión por computadora para aumentar objetos del mundo físico gracias a la detección de patrones visuales de objetos del mundo real almacenados en la aplicación y en la capa seleccionada, para que la aplicación pueda detectar la imagen, ésta debe poseer suficientes detalles, no ser una imagen animada, no poseer transparencias ni superficies reflectant es, patrones repetitivos o constar solamente con texto, para que el sistema la identifique como un objeto único. Cuando un usuario apunta el dispositivo, Layar detecta los patrones visuales y si estos coinciden con los almacenados, Layar Vision inicia la e xperiencia aumentada.

3.1.6 Tat augmentedID – Recognizr.

Figura 3.9. Augmented ID. 50

Originalmente construida como un software concepto, la aplicación Recognizr, antes conocida como Tat augmentedID, es un prototipo móvil que permite el uso de teléfonos inteligentes para identificar a una persona y saber en qué servicios web y

50 Fuente: http://www.readwriteweb.com/archives/recognizr_facial_recognition_coming_to_android_phones.php 113

redes sociales se encuentra registrado al apuntar la cámara de su Teléfono Inteligente al rostro de esa persona.

Desarrollada por la compañía sueca de diseño y desarrollo de software para dispositivos móviles, The Astonishing Tribe, combina elementos de visión por computadora, reconocimiento facial, redes sociales y realidad aumentada en su aplicación Tat augmentedID como una forma de interactuar con las redes sociales de una manera innovadora, sirviendo de puente entre la forma natural de conocer personas y el mundo de las redes sociales, al igual que abrir la posibilidad de nuevas formas creativas de enlazar servicios de forma benéfica para usuarios y negocios, al ofrecer una mejor experiencia de Realidad Aumentada por uso de visión por computadora y sus beneficios en la precisión de extracción de información y el posicionamiento de etiquetas que no oscurezcan los objetos de interés como es el caso a menudo cuando la aplicación de Realidad Aumentada se basa exclusivamente en localización (GPS).

Recognizr, el demo de TAT augmentedID funciona en teléfonos con el sistema operativo Android y cámara de 5 megapixeles. Los usuarios luego de abrir la aplicación apuntan su cámara a una persona cercana para que el software especializado de Polar Rose detecte el rostro de la persona y cree una identificación única mediante la combinación de medidas faciales como el contorno de los ojos, la nariz, la quijada para la posterior construcción de un modelo tridimensional, siendo el método ideal para interfaces móviles por su funcionalidad en entornos de poca luz. Este código de identificación luego se envía a una base de datos de usuarios registrados, en caso de que el usuario esté registrado y haya subido una fotografía suya a los servidores, éstos envían de vuelta al usuario el nombre de la persona con enlaces a diferentes redes sociales en las que se encuentra registrado, y la presenta usando Realidad Aumentada como texto e imágenes alrededor del rostro de la persona en la pantalla del Teléfono Inteligente del usuario, tomando en cuenta la posición del rostro de la persona dentro del campo visual para no oscurecerlo con texto o imágenes.

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Figura 3.10. Recognizr. 51

Debido a las posibles consideraciones acerca de la privacidad de los usuarios, Recognizr es estrictamente un servicio que se brinda a usuarios que deseen participar, para lo que deben crear ellos mismos un perfil con información como nombre completo, número telefónico, correo electrónico entre otros, subir una fotografía y asociar las redes socia les en las que participen, antes de que cualquier persona pueda identificarlos. Sin embargo la posibilidad de ser sujetos a vio laciones de privacidad en forma de publicidad personalizada por parte de anunciantes y empresas de minado de datos sigue siendo u n problema aun por resolver.

3.1.7 TagWhat. Tagwhat presenta una nueva forma de contar y compartir historias de lugares con su aplicación para iOS y Android al ofrecer una forma fácil y atractiva para que los usuarios de dispositivos móviles aprendan visualmente acerca de sus alrededores a través de narrativas interactivas de contenido multimedia. Con esta aplicación los usuarios experimentan historias no contadas en el lugar en que se encuentran, miles de historias contadas en palabras, imágenes, video o audio recopilado por el equipo de periodistas y realizadores de video de Tagwhat u otras fuentes que se encuentran

51 Fuente: http://www.readwriteweb.com/archives/recognizr_facial_recognition_coming_to_android_phones.php 115

disponible a los usuarios para formar la narrativa multimedia organizada en canales que aparecerán en forma de Realidad Aumentada dependiente del lugar y la dirección a donde se enfoque la cámara del dispositivo móvil. Una interfaz intuitiva basada en imágenes que ofrece contenido dependiente de la proximidad del usuario a un objeto un objeto de interés, al topar una imagen en el dispositivo móvil se da paso a una experiencia multimedia informativa del lugar apoyada por mapas, enlaces web, y comercio móvil.

El contenido se encuentra organizado por canales de interés como libros, películas, deportes, arte, música, naturaleza y herencia. La activación de los canales abre la puerta a diferentes perspectivas de un lugar, por ejemplo en el canal de herencia, es posible mirar el video del discurso de los derechos civiles de Martin Luther King Jr. enfocando el dispositivo móvil a las gradas del monumento a Lincoln en Washington DC o en el canal música es posible escuchar a Janice Joplin y mirar imágenes tomadas antes de su primera presentación en un club en las afueras de Austin Texas.

Los usuario tienen la posibilidad de filtrar contenidos y seleccionar sus intereses para personalizar su experiencia móvil, de esta forma Tagwhat es capaz de ofrecer contenidos enfocados en los usuarios de forma inteligente, personalizados por sus preferencias y comportamiento. Adicionalmente en su opción "Visita" permite visitar virtualmente y acceder a historias de diferentes ciudades de Estados Unidos como si estuvieran presentes. El contenido de Tagwhat puede compartirse en Facebook, Twitter o correo electrónico con una postal Tagwhat.

Tagwhat es fácil de usar y constantemente se adicionan nuevos contenidos, para cuya obtención Tagwhat hace uso de tres medios, el primero, la comunidad, por medio del sitio web publish.tagwhat.com puede contribuir contenidos dentro de los canales música, deportes, arte, etc. La segunda, a través de las asociaciones con organizaciones de turismo, universidades, y organizaciones de medios y sus contribuciones de contenidos. Y la tercera, contenidos de fuentes abiertas como Wikipedia.

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Figura 3.11. Tagwhat. 52

La principal diferencia de Tagwhat con otros navegadores de RA como Wikitude y Layer es la posibilidad de crear contenido basado en localización directamente desde la aplicación, adicionalmente el interés de Tagwhat se encuentra en el contexto, en la formación multidimensional de una historia que lo diferencia de aplicaciones como Foursquare, Yelp e incluso Localite, que proporcionan información lineal sin profundizar en el contexto.

52 Fuente: http://tagwhat.tumblr.com/ 117

Pese a la gran cantidad de contenidos en forma de videos, imágenes y blogs relacionados que hacen referencia a lugares, que se encuentra disponible en la red, no existía una aplicación que se encargara de facilitar su acceso desde ese mismo lugar, ese espacio es ocupado por Tagwhat que facilita el acceso a contenidos de diferentes fuentes y lo asocia a una localización geográfica específica para mejorar la experiencia del usuario cuando este se encuentra en esa localización.

3.1.8 DishPointer Augmented Reality. Dishpointer Augmented Reality es una aplicación para iPhone y Android que permite localizar satélites de televisión cercanos con el uso de un Teléfono Inteligente. De especial utilidad para profesionales en instalación de antenas al igual que para los entusiastas, esta aplicación permite encontrar la configuración óptima al instalar una antena satelital.

Para encontrar el satélite de televisión más cercano simplemente es necesario enfocar la cámara del Teléfono Inteligente mientras corre la aplicación. El sistema usa Realidad Aumentada para mostrar la posición exacta de los satélites en el cielo en tiempo real a través de la pantalla del dispositivo, al igual que otras características del satélite como azimut, altitud y sesgo satelital y la dirección magnética y real a la que se dirige al igual que muestra el cinturón de Clarke de este a oeste. De esta manera es posible determinar si existen objetos que obstruyan la señal del satélite para instalar la antena en una ubicación apropiada.

Figura 3.12. Dishpointer Augmented Reality. 53

53 Fuente: http://itunes.apple.com/us/app/dishpointer-augmented-reality/id323135933?mt=8

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El sistema tiene capacidad de funcionar a nivel mundial con cualquier satélite de televisión dentro de una lista predeterminada y no requiere estar conectado a una red de telefonía celular o a Internet.

3.1.9 ARDefender. ARDefender es un juego de Realidad Aumentada disponible para iOS y Android desarrollado en el 2010 por la empresa int13.

Para jugar es necesario imprimir un archivo disponible para descarga desde la página de ARDefender.com. El archivo pdf tiene mapas de tres diferente tamaños, uno para billetera, otro para escritorio y el último para ser colocado en el piso. Todos los mapas están compuestos por una torre azul rodeada de 7 puntos negros, que visto a través del dispositivo móvil se transforma en el campo de batalla del juego.

A través de la pantalla, la pequeña torre azul de la impresión se transforma en un modelo tridimensional que puede ser observado desde cualquier ángulo por el dispositivo móvil. El jugador fácilmente puede cambiar de vista al posicionarse en un lugar diferente. ARDefender puede generar el campo de batalla desde el 119

marcador incluso usando un monitor sin embargo la mejor posición de juego se obtiene con el marcador en el suelo.

El juego en sí mismo es simple, y trata de la defensa de un castillo de fuerzas enemigas que lo invaden, la verdadera diferencia la hace la interfaz de Realidad Aumentada que requiere que los jugadores muevan sus dispositivos móviles para apuntar a sus objetivos antes de disparar. A medida que el juego avanza las oleadas de fuerzas enemigas se vuelven más fuertes pero se cuenta con mejor armamento para la defensa del castillo.

ARDefender es pese a su simplicidad uno de los mejores juegos de Realidad Aumentada disponibles en la actualidad por la nueva forma de interacción que ofrece a sus jugadores.

Figura 3.13. ARDefender. 54

3.2 Los centros de conocimiento y de innovación sobre Realidad Aumentada 3.2.1 HitLabNZ El laboratorio HITLabNZ de la Universidad de Canterbury es uno de los centros de innovación de tecnología de interfaz humana y de investigación y desarrollo de Realidad Aumentada más grandes en el mundo. Fundado en el 2002 con el ideal de "liberar el potencial de la inteligencia humana", el laboratorio HiTLabNZ ha crecido hasta convertirse en uno de los grupos de investigación más prolíficos en

54 Fuente: http://www.appspy.com/ardefender-review 120

Realidad Aumentada, sin dejar de lado otras áreas de investigación en tecnología emergente.

El laboratorio HITLabNZ se estableció como un instituto de investigación cuya misión es enseñar a los estudiantes acerca de tecnología de interfaz humana, llevar a cabo investigaciones de interfaz de clase mundial, y comercializar dichas investigaciones para mejorar su economía local y nacional.

Desde el año 2002 el laboratorio ha crecido de un pequeño grupo de personal de 3 personas y 2 estudiantes a un grupo de más de 50 personas entre estudiantes y personal. Y más de 200 personas han participado en las investigaciones del HITLabNZ incluidas 20 personas que realizaron investigaciones de posgrado entre Masters y Doctorados. El personal y estudiantes del laboratorio provienen de distintas disciplinas académicas al igual que de nacionalidades diversas.

Actualmente el 70% de los ingresos del laboratorio provienen de donaciones para investigación de la industria y el gobierno, al igual que de consultorías. El resto de los fondos se obtienen de la matrícula de los estudiantes y de un fondo de investigaciones estratégicas basadas en desempeño.

Entre las ramas de investigación del HITLabNZ se encuentran la Realidad Aumentada, Visualización, Interacción Humano Robot, y Diseño de Interacción.

En el campo de la Realidad Aumentada el laboratorio ha trabajado desde el año 2002 y es una de las pocas organizaciones que conduce investigación de bajo nivel en seguimiento de Realidad Aumentada y visualización, a través de herramientas de creación, aplicaciones de alto nivel y experiencia de los usuarios.

Los investigadores del laboratorio HITLabNZ fueron los primeros en el mundo en desarrollar aplicaciones colaborativas para teléfonos móviles, también desarrollaron la aplicación BuildAR, una herramienta para construcción de escenas de Realidad Aumentada, investigaron los libros de RA y métodos de usabilidad para evaluar la experiencia de RA. En la actualidad las investigaciones se enfocan en Realidad Aumentada móvil, interacción de gestos en aplicaciones RA, y el uso de la Realdad Aumentada en la educación.

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Tabla 3.1. Proyectos de investigación en HITLabNZ.55

Titulo Descripción Desarrollo de Software de El proyecto explora las futuras interfaces basadas en RA Colaboración Remota. para la colaboración remota por medio de video conferencia, aplicadas a ciencias de la información y de la comunicación, ingenierías, educación y entretenimiento. PhobiAR. El proyecto se enfoca en el desarrollo de un sistema interactivo de terapia de exposición para tratar fobias específicas como el miedo a las arañas. El sistemas está basado en RA que permite a los pacientes mirar un objeto de estimulo de miedo virtual superpuesto al mundo real e interactuar con este en tiempo real. Earthquake AR. El proyecto explora como la RA móvil puede ser utilizada para visualizar edificios reconstruidos e información relacionada en el campo. Con Earthquake AR los usuarios pueden observar modelos virtuales de edificios en el lugar donde se encontraban antes de un terremoto al igual que modelos de edificios que pueden ser construidos en su lugar, los usuarios pueden aportar con sus opiniones acerca de las edificaciones mostradas para ser evaluadas por arquitectos y planificadores urbanos. Transumer. Este proyecto de investigación explora la noción del consumismo usando una plataforma móvil de RA. Transumer trata de descubrir capas escondidas de la ciudad abriendo la posibilidad de derribar las narrativas oficiales de un lugar. Android AR. Es un proyecto enfocado en el desarrollo de una plataforma móvil de RA para teléfonos celulares basados en el sistema operativo Android. La plataforma soporta visualización geolocalizada 3D in-situ.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

3.2.2 MIT Media Lab (USA). El Laboratorio de Medios del Instituto de Tecnología de Massachusetts es un lugar de investigación y desarrollo de tecnología de punta en los que se aplican enfoques poco ortodoxos de investigación para vislumbrar el impacto de las tecnologías emergentes en la vida diaria. Este laboratorio es parte del MIT School of Architecture and Planning en donde convergen el diseño, multimedia y tecnología sin limitaciones a las disciplinas tradicionales, los diseñadores de laboratorios,

55 Fuente: http://www.hitlabnz.org/index.php/research/augmented-reality 122

ingenieros, artistas, científicos trabajan en conjunto en forma de talleres en proyectos que van desde la neuro ingeniería, al aprendizaje en niños, a autos apilables para las ciudades del mañana. Los investigadores fomentan una cultura de aprendizaje mediante la práctica, desarrollando tecnologías para todas las edades, en todas las sociedades y en todos sus ámbitos, para diseñar e inventar nuevas posibilidades para ellos y sus comunidades.

El laboratorio se sustenta con fondos de más de 70 auspiciantes, entre las que se encuentran compañías de talla mundial que financian la mayoría de los 35 millones de dólares necesarios para las operaciones del laboratorio. Entre los auspiciantes se pueden encontrar empresas dedicadas a la electrónica, el entretenimiento, las finanzas, fabricantes de muebles, empresas de telecomunicaciones entre otros, que forman parte de un consorcio del laboratorio, en la actualidad existen tres consorcios en el MIT Media Lab: Things That Think, Digital Life y el Consumer Electronics Lab. Muchas de las tecnologías y aplicaciones desarrolladas en el laboratorio son probadas y refinadas a través de experimentos en el MIT y en el campo con la colaboración de las organizaciones auspiciantes. Las compañías asociadas a nivel de consorcio pueden compartir la propiedad intelectual del laboratorio sin pagar derechos de licencias o regalías.

El programa de investigación del laboratorio está dirigido por 40 docentes, personal de investigación de alto nivel y profesores visitantes, que trabajan con 30 afiliados de investigación y más de 40 científicos visitantes e investigadores de postgrado. Otros 80 miembros de personal apoyan en las investigaciones, en el mantenimiento de instalaciones y administración del laboratorio.

Tabla 3.2. Proyectos de Investigación en el MIT Media Lab. 56

Título Descripción

56 Fuente: http://www.media.mit.edu/files/projects.pdf 123

SurroundVision La investigación consiste en explorar los aspectos técnicos y creativos del uso de la Realidad Aumentada en Teléfonos Inteligentes y Tabletas como una segunda pantalla controlable para mejorar la experiencia al mirar televisión. El uso del dispositivo móvil para mirar la audiencia de un programa de estudio más allá de los bordes de la televisión, como binoculares para acercar una escena, entre otros son el propósito de esta investigación. Augmented Product Counter Uso de la Realidad Aumentada en una estantería interactiva para el despliegue de datos de productos combinando medios digitales con información y espacio físico como una manera de informar a los consumidores acerca de las características del producto, reseñas, comparaciones, etc. Adicionalmente el sistema ofrece la posibilidad de realizar video conferencia con un experto del producto en caso de ser necesaria información adicional. Sensei: A Mobile Tool for Sensei es una interfaz móvil para el aprendizaje de Language Learning palabras, oraciones y pronunciación de idiomas que combina técnicas de visión por computadora, Realidad Aumentada, y reconocimiento del habla. En el prototipo actual los usuarios apuntan su dispositivo móvil a un objeto y miran la palabra y escuchan su pronunciación en el idioma de su elección. En el futuro el sistema ofrecerá funciones de traducción en tiempo real para comunicación cara a cara, y asistencia para viajeros para leer información en otros idiomas, al igual que retroalimentación en la pronunciación de palabras. SeeIt-ShareIt Con la disponibilidad de nuevos dispositivos con capacidad de captura y presentación de imágenes tridimensionales nuevas aplicaciones de comunicación persona a persona e interacciones persona objeto son posibles. Este proyecto explora la adquisición de modelos tridimensionales de objetos usando teléfonos celulares con cámaras estéreo, que puedan servir de fundamento para las comunicaciones dentro de entornos virtuales o aplicaciones móviles de Realidad Aumentada. LuminAR La reinvención del foco incandescente y la lámpara de escritorio como un dispositivo robótico de información digital. LuminAR combina un picoproyector, cámara y una computadora inalámbrica en un dispositivo compacto que brinda a los usuarios información proyectada sobre superficies, aumentando dinámicamente los entornos con multimedia e información y brindando una interfaz gestual. El proyecto replantea el diseño tradicional de objetos luminosos y explora formas novedosas de dotarles de interfaces de Realidad Aumentada.

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VisionPlay VisionPlay es un esquema de soporte para el desarrollo de experiencias de juego aumentadas para niños. Este proyecto explora las aplicaciones de realidad mixta derivadas de cámaras web, técnicas de visión por computadora y animación que incluye el control físico de juguetes para manipular personajes digitales, aumentando entornos físicos de juego con proyección y mezclando representaciones de entornos físicos con espacios de juego virtuales.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

3.2.3 Georgia Tech's GVU Center (USA) El Laboratorio de Entornos Aumentados es un grupo de investigación en el Centro de Gráficos, Visualización y Usabilidad (GVU Center) del Instituto de Tecnología de Georgia (Georgia Tech), que trabaja en proyectos de Realidad Aumentada desde el año 1998, investigando formas de aumentar los sentidos de los usuarios mediante el uso de entornos computacionales interactivos. El laboratorio hace énfasis en los sistemas y experiencias donde el entorno físico es un elemento esencial de la experiencia y no simplemente un fondo para multimedia generada por computadora.

La mayor parte del trabajo del laboratorio se enfoca en Realidad Aumentada y su integración de multimedia y entorno, sin descuidar investigaciones en el campo más amplio de la Realidad Mixta (RM), usando dispositivos móviles o que formen parte de la vestimenta para crear experiencias basadas en localización sin la integración espacial de multimedia con el entorno visible del usuario. Estas investigaciones se enfocan tanto en contenido como en el diseño, técnicas de interacción y mecánica de los sistemas.

Los proyectos en el laboratorio usualmente tienen su punto de partida en la solución de problemas de diseño y aplicaciones. La resolución de problemas interesantes y retos de diseño son la forma en que el laboratorio impulsa el entendimiento de la Realidad Aumentada y Mixta. Como un apoyo a la investigación se han desarrollado herramientas que permitan a personas ajenas a las disciplinas técnicas trabajar con sistemas RA y RM, como permitir a los diseñadores el uso del entorno

125

de creación de multimedia Director, o permitir a jugadores experimentar entornos aumentados en juegos en línea multijugador SecondLife.

El trabajo del laboratorio en la actualidad se enfoca en el desarrollo de juegos y experiencias aumentadas para dispositivos portátiles, Realidad Aumentada móvil, la interacción entre mundos virtuales en línea y la Realidad Aumentada, el seguimiento y sensores para RA móvil, y el uso de Realidad Aumentada y Mixta como apoyo en la colaboración en los negocios.

Figura 3.3. Proyectos de investigación en Georgia Tech's GVU Center (USA).57

Título Descripción AR SPOT: A Tangible AR SPOT es el primer entorno la creación de RA para Programming Environment niños, una extensión del proyecto Scratch del MIT, for Children permite a los niños experimentar con la mezcla de elementos reales y virtuales. La investigación se enfoca en la conceptualización de las experiencias de RA en los niños para la creación de un entorno de desarrollo acorde a su conocimiento. KHARMA: KML/HTML Es una arquitectura abierta de RA que permite a los Augmented Reality Mobile usuarios crear contenido usando HTML y JavaScript en Architecture herramientas de desarrollo web. A diferencia de los navegadores RA disponibles en la actualidad, esta arquitectura permite el uso de cualquier tecnología web para interactuar con los alrededores. NerdHerder Un juego de video móvil que utiliza el movimiento para la solución de acertijos basado en la posición física y movimiento del dispositivo de mano en relación con el mundo físico digital del juego

Elaboración: Alfredo Muñoz.

3.2.4 Four Eyes Lab de la Universidad de California. Localizado en Santa Bárbara, California, el laboratorio Four Eyes Lab se especializa en la investigación acerca imágenes, interacción e interfaces innovadoras, más allá de la interfaz gráfica tradicional para el desarrollo de nuevas tecnologías de interacción que permitan el desarrollo de aplicaciones móviles multimodales altamente interactivas. Estos sistemas deben ser capaces de percibir las acciones e intensiones del usuario además de mostrar riqueza en su

57 Fuente: http://ael.gatech.edu/lab/research/ 126

representación y proporcionar formas intuitivas para la interacción de los usuarios con la aplicación.

Tabla 3.4. Proyectos de investigación en Four Eyes Lab.58

Título Descripción Anywhere Augmentation Un sistema RA que funciona en entornos arbitrarios sin preparación previa. El objetivo del proyecto es aumentar la aceptación de la RA, más allá de los prototipos de investigación basados en los recursos tecnológicos disponibles para la mayoría de personas. The City of Sights: Designing Investiga el diseño y la implementación de un modelo an Augmented Reality Stage físico y virtual de un escenario urbano imaginario que Set pueda servir de entorno para la investigación. Wide-area Mobile Un sistema móvil para localización basada en Localization from Panoramic visualización y seguimiento en entornos urbanos que usa Imagery imágenes panorámicas procesadas e indexadas para ofrecer servicio de localización en áreas extensas usando pocos puntos de captura. Online Environment Model El sistema crea modelos geométricos texturizados del Estimation for Augmented entorno a medida que los usuarios lo exploran para Reality permitir anotaciones y oclusión para aplicaciones de RA que no poseen un modelo detallado del entorno.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

3.2.5 Qualcomm Augmented Reality Game Studio. El estudio nace de la asociación entre la compañía Qualcomm, dedicada a la fabricación de productos de telecomunicaciones inalámbricas, el laboratorio de Entornos Aumentados del Instituto de Tecnológico de Georgia y el campus Atlanta del Savannah College de Arte y Diseño (SCAD-Atlanta), como un centro pionero de investigación de nuevos avances en juegos móviles y multimedia interactiva. Localizado en el laboratorio de Entornos Aumentados del Instituto de Tecnológico de Georgia, el estudio de juegos cuenta con el talento técnico y creativo de los estudiantes y profesores de las instituciones educativas que trabajan en conjunto usando la plataforma de Realidad Aumentada de Qualcomm y tecnología de gráficos relacionada para producir nuevos conceptos de aplicaciones y prototipos.

58 Fuente: http://ilab.cs.ucsb.edu/index.php/research-current 127

Tabla 3.5. Proyectos de investigación en Qualcomm Augmented Reality Game Studio.59

Título Descripción Dodger Dodger Es un juego experimental de RA que explora cómo el control físico directo disponible en las interfaces de RA puede ayudar a la mecánica del juego en el caso de un juego de disparos de desplazamiento con niveles paralelos. El jugador debe moverse de de izquierda a derecha con su nave usando controles tradicionales a la vez que se mueve entre niveles paralelos para evitar colisiones. NinJanitor NinJanitor es un juego multijugador de RA en el que un ninja borra las huellas que dejan otros ninjas para asegurar su furtividad que nace del experimento del uso de una marca visual de 1.8 x 2.4 metros como una forma de facilitar la interacción social en espacios públicos. Citadel Omega En un juego de disparos de una sola persona en la que el jugador debe correr para encontrar sus objetivos poniendo énfasis en la experiencia de RA en el juego. Human Circuit Human Circuit fue diseñado como un experimento con botones de RA virtuales. En este juego dos jugadores forman un equipo y uno de ellos usa su Teléfono Inteligente para ver una malla llena de focos con el objeto de encender uno de ellos para lo que debe guiar al otro jugador para que lo posicione en el lugar adecuado usando su Teléfono Inteligente.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

3.2.6 Sony CSL. El Laboratorio de Ciencias de la Computación de Sony, fue fundado en febrero de 1988 con el propósito de llevar a cabo investigaciones relacionadas a las ciencia de la computación con el objetivo de contribuir con el desarrollo social e industrial a través de investigación original que apunte al siglo XXI y tenga el potencial de alcanzar avances en las ciencias de la computación. En la primera década desde su fundación, el laboratorio se ha enfocado en la investigación acerca de sistemas operativos distribuidos, redes de computadoras, lenguajes de programación, interacción humano-computadora, entre otros, en la actualidad las áreas de investigación se han ampliado a sistemas complejos, ciencias del cerebro, y

59 Fuente: http://ael.gatech.edu/argamestudio/ 128

mecanismos de conciencia y cognición, áreas donde se espera alcanzar sinergia en la investigación en ciencias de la computación. Cada miembro del laboratorio establece sus propios objetivos de investigación dentro de las áreas antes mencionadas. Los resultados de las investigaciones, sean documentos o productos de software son publicados con el nombre de los respectivos autores. Los resultados alcanzados en las investigaciones son evaluados a través documentos técnicos, productos de software de investigación, asociaciones profesionales y conferencias nacionales e internacionales.

Tabla 3.6. Proyectos de investigación en Sony CSL.60

Título Descripción Navicam Es un sistema de una computadora, cámara y un pequeño dispositivo de visualización para detectar marcadores de colores en el mundo real. El sistema está diseñado para generar información cuando reconoce un código de color a través de su cámara permitiendo a los usuarios mirar al mundo real con información sensible a contexto. TransVision TransVision es un sistema que usa tecnología de RA para que dos o más participantes compartan la misma información generada por computadora, como modelos moleculares u otros gráficos generados por computadora. AR Layout Simulator AR Layout Simulator es una aplicación web que permite a los usuarios superponer imágenes de tamaño real de productos de Sony a marcadores CyberCode usando cámaras web para probar la ubicación óptima de los productos antes de comprarlos.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

3.2.7 Future Cinema Lab - Augmented Reality Lab. Localizado dentro de la Facultad de Bellas Artes de la Universidad de York el Future Cinema Lab (FCL) investiga cómo las nuevas técnicas de narrativa digital pueden influenciar a una amplia gama de dispositivos de visualización. Este laboratorio es el primero de su clase en Canadá que brinda la capacidad de investigar el diseño de nuevas formas de contar historias, el desarrollo de prototipos

60 Fuente: http://www.sonycsl.co.jp/en/research_gallery/augmented-reality.html 129

para investigaciones urbanas, y la creación de proyectos innovadores dentro de entornos multimedios híbridos y redes.

El FLC cuenta con investigadores que aportan con sus distintas disciplinas a proyectos de investigación conjuntos. Investigadores, artistas y cineastas colaboran con sus conocimientos dentro del espectro de la nueva práctica de medios. El programa de investigación es altamente interdisciplinario en su contenido, su enfoque de la nueva multimedia en combinación con el estudio tecnológico, los estudios culturales y la bellas artes se presentan como alternativa a una poderosa industria del entretenimiento, como creador de espacios de investigación en narrativa en la era digital, lejos del entorno saturado de anuncios y un mercado con fines de lucro.

El laboratorio se encuentra en el campus Keele de la Universidad de York y cuenta con equipos e instalaciones que incluyen un laboratorio para Realidad Aumentada, uno para producción móvil de multimedia, un laboratorio para edición de video digital, entre otros.

Tabla 3.7. Proyectos de investigación en Future Cinema Lab.61

Título Descripción 52 Card Cinema Es una investigación en instalaciones de estructuras cinematográficas y audiencia de cine interactivo. 52 cartas con un identificador único son organizadas en un orden establecido o cambiadas a voluntad, sobre estas cartas se proyectan escenas de películas, permitiendo a la audiencia modificar el orden de las escenas. Living Postcards Es un visualizador interactivo que usa el reflejo de proyección de los usuarios en una cabina para presentar un video sobre marcadores impresos que los usuarios sostienen en sus manos. Este proyecto se realizo como una muestra de los avances en RA, narrativa y nuevos medios. Handheld City. Handheld City usa la RA como una herramienta de narración, organizando objetos digitales animados para crear una forma interactiva de manipulación de objetos y texto. Fogscreen. Es una nueva tecnología que permite nuevas formas de visualizar información a los usuarios. Este tipo de

61 Fuente: http://futurecinema.ca/arlab/ 130

tecnología permite a los usuarios interactuar, leer e interpretar objetos virtuales en un entorno de Realidad Mixta (RM).

Elaboración: Alfredo Muñoz.

3.2.8 Christian Doppler Laboratory - Universidad Tecnológica de Graz. El laboratorio Christian Doppler para dispositivos de Realidad Aumentada de la Universidad Tecnológica de Graz fue fundado en el año 2008 con el objetivo de investigar y desarrollar tecnología de Realidad Aumentada para teléfonos móviles. El equipo de investigación de Realidad Aumentada para dispositivos móviles ha contribuido en este campo al ser los primeros en usar Realidad Aumentada en asistentes digitales personales en el año 2003 y fueron los primeros en demostrar el seguimiento en tiempo real de características visuales en teléfonos móviles en el año 2007. Parte de la tecnología desarrollada en el laboratorio forma parte del Kit de desarrollo de software de Realidad Aumentada de Qualcomm.

Tabla 3.8. Proyectos de investigación en Christian Doppler Laboratory.62

Título Descripción SocialAR El proyecto se enfoca en el desarrollo de nuevos conceptos para RA móvil que facilite la creación de contenido para aplicaciones RA por parte de personas no especializadas. El proyecto crea técnicas y aplicaciones que permiten la creación de contenido para entornos no preparados al igual que la posibilidad de compartir contenidos entre usuarios. Information Presentation for El proyecto trata de la integración de información con Augmented Reality entornos del mundo real y la presentación compacta de información para pantallas de pequeño tamaño. Real-Time Self Localization El proyecto se enfoca en la localización en tiempo real de un teléfono móvil usando visión y otros sensores. El marco de localización se basa en nubes de puntos tridimensionales esparcidos y tecnologías de reconocimiento de imágenes. Las nubes de puntos se obtienen de la reconstrucción de imágenes de alta calidad capturadas por cámaras DSLR. AR Graphics El proyecto trata de la coherencia visual en la RA basada en video como una forma de combinar los elementos virtuales perfectamente con el contenido del mundo real en función de mejorar la experiencia de RA.

62 Fuente: http://handheldar.icg.tugraz.at/index.php 131

AR Navigation El objetivo de este proyecto es diseñar, implementar y evaluar nuevas técnicas para el mejoramiento de sistemas de navegación para dispositivos de mano que usen RA.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

3.2.9 Naval Research Laboratory - Estados Unidos. Es el laboratorio de investigación de la Marina de los Estados Unidos y del Cuerpo de Infantería de Marina de Estados Unidos que lleva a cabo programas de investigación científica y desarrollo de tecnología militar y naval. Su operación inicia en 1923 con cambios en su organización hasta el año 1992 donde el Secretariado de Marina consolida las instalaciones de Investigación de la Marina, instalaciones de Desarrollo, instalaciones de Pruebas y Evaluación de Ingeniería con las instalaciones de soporte de flota para formar una comunidad corporativa que consiste en un solo laboratorio de investigación alineado con la Oficina de Investigación Naval. El NRL opera como un laboratorio corporativo llevando a cabo un amplio programa multidisciplinario de investigación científica y desarrollando tecnología avanzada para aplicaciones marítimas, de nuevos materiales, técnicas, equipos, sistemas y el desarrollo de la ciencia oceanográfica, atmosférica y espacial y sus tecnologías relacionadas. El laboratorio cuenta con un presupuesto aproximado de 1.2 billones de dólares anuales y se encuentra dividido en cuatro directorios de investigación, un directorio de financiamiento y un directorio ejecutivo. El Laboratorio cuenta con diversas instalaciones científicas y un personal de más de 2500 investigadores, ingenieros, técnicos y personal de soporte bajo la dirección de un oficial Naval y un director civil de investigaciones.

Tabla 3.9. Proyectos de investigación en Naval Research Laboratory.63

Título Descripción Battlefield Augmented Es un sistema que explora formas de proporcionar Reality System (BARS). información a soldados combatientes sin distraerlos en su entorno de operaciones al igual que mejorar el flujo de información entre el comando táctico y el personal en el campo. Virtual Target for the Real El sistema proporciona blancos virtuales en movimiento y

63 Fuente: http://www.nrl.navy.mil 132

World. con formas reales para el entrenamiento del Cuerpo de Marines de Estados Unidos.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

3.2.10 Microsoft Research. Microsoft Research conduce investigaciones básicas y aplicadas en ciencias de la computación e ingeniería de software. Los investigadores se enfocan en más de 60 áreas de la computación en colaboración con investigadores líderes académicos, gubernamentales y de la industria para el avance del estado de la técnica. Los laboratorios de Microsoft Research se encuentran ubicados en distintos lugares alrededor del mundo donde se desarrollan proyectos de colaboración que reúnen a investigadores de renombre en computación para avanzar en los proyectos de investigación basados en sus talentos e intereses únicos.

Tabla 3.10. Proyectos de investigación en Microsoft Research.64

Título Descripción Beamatron Es un concepto de RA que combina un proyector con un sensor Kinect en un dispositivo de de vista panorámica que utiliza KinectFusion para construir un modelo tridimensional de un lugar y permite que los gráficos proyectados reaccionen de forma apropiada a la interacción con los usuarios. Augmented Reality Lens. En colaboración con la Universidad de Washington, Microsoft se encuentra desarrollando lentes de RA que reciben señales de radio y las transmiten directamente al cerebro usando los nervios ópticos. El equipo de investigadores sugiere que su invento puede ser una cura para la ceguera, al igual que otras aplicaciones como reconocimiento facial, escritorio virtual, etc. 3D Holodesk El escritorio holográfico tridimensional de RA de Microsoft es un en marcha que usa un espejo semitransparente y un sensor Kinect en un entorno de 3 dimensiones que proyecta objetos con los que el usuario puede interactuar usando sus manos de forma natural. 3D Object Tracking for La investigación trata de brindar soluciones a problemas Augmented Reality: que se presentan en los sistemas de seguimiento de Handling Multiple Objects, implementaciones de aplicaciones de RA: manejo de Motion-Blur, and Lack of múltiples objetos tridimensionales, difuminado por

64 Fuente: http://research.microsoft.com/en-us/projects/augmented/ 133

Texture. movimiento y falta de textura en los objetos, además del uso de Kinect para obtener información de la profundidad en tiempo real. Bing Maps - Street Photos El sistema toma imágenes y clips de video para Augmented Reality. superponerlos en la vista de nivel de calle en Bing Maps usando una combinación de información de geolocalización GPS y algoritmos de encaje de imágenes. Mirage Table Es un sistema que utiliza Kinect y un proyector tridimensional para la creación de un espacio de trabajo basado en RA que permite la interacción de forma natural con objetos virtuales y la colaboración remota con otros sistemas “Mirage Table”.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

3.2.11 R Lab - Academia Real de Arte, la Haya, Holanda. Es un laboratorio para la investigación sobre la Realidad Aumentada y otras nuevas técnicas de visualización. El laboratorio consiste en un grupo de artistas, diseñadores, científicos, ingenieros y estudiantes de arte dedicados a la investigación práctica y experimental en las áreas de visualización para Realidad Aumentada, interacción y percepción. El laboratorio se enfoca en el entendimiento, desarrollo, refinamiento y mejora de la fusión del mundo físico con el mundo virtual a través de proyectos de investigación financiados por el RAAK-Pro, una iniciativa del Ministerio de Educación, Cultura y Ciencia del gobierno de Holanda para el financiamiento de proyectos de innovación. Forman parte del laboratorio personal e investigadores de la Real Academia de Arte de la Haya, el Laboratorio de Bio Robótica de la Universidad Tecnológica de Delft, el Programa de Tecnología de Medios de la Universidad de Lieden y la empresa de diseño y comunicaciones Fabrique, que comparten los resultados de sus investigaciones y se complementan de forma científica, técnica, artística y comercial.

Tabla 3.11. Proyectos de investigación en R Lab.65

Título Descripción AR-Troops: Market research Un estudio para obtener información acerca del valor, la of the use of AR in the apreciación e importancia de la RA y otras tecnologías cultural domain. innovadoras de visualización para museos

65 Fuente: http://www.arlab.nl/projects.php?id=0085&year=2011 134

Augmented Reality for Art, Este estudio describe el diseño de un sistema de Design and Cultural visualización para RA sujeto a la cabeza que haga a los Heritage—System Design objetos virtuales indistinguibles del resto de objetos del and Evaluation mundo real, sin importar donde se encuentre el usuario, además identifica en qué medida las imperfecciones en la visualización afectan a las aplicaciones en el arte y el diseño. Sensor Fusion in Head Pose Este estudio propone resolver los problemas existentes en el Tracking for Augmented seguimiento del movimiento de la cabeza en HMD para Reality sistemas de Realidad Aumentada usando una unidad de medida inercial de seis grados de libertad, liviano, de bajo consumo y compacto, basado en acelerómetros y giroscopios para la localización relativa en combinación con un marco de posicionamiento basado en el campo magnético y gravitacional de la Tierra, al igual que GPS y visión por computadora. On positioning for En este estudio se investigo los requerimientos y Augmented Reality Systems factibilidad de la combinación de un sistema de rastreo inercial y un sistema de posicionamiento basado en visión.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

3.2.12 Columbia University Computer Graphics and User Interface Lab. Las actividades de investigación realizadas por el laboratorio se dirigen al diseño y desarrollo de interfaces efectivas, bidimensionales y tridimensionales para un amplio rango de usos y dispositivos. Dentro del rango de usos se encuentran la exploración visual de datos, la explicación de tareas de mantenimiento, los juegos de colaboración y los sistemas de información clínicos centrados en el paciente. Los dispositivos móviles pueden ser dispositivos de mano, sujetos a la muñeca o a la cabeza a mesas o visualización por proyección en paredes o combinaciones de estas.

Las investigaciones del laboratorio han dado como resultado nuevos algoritmos de presentación y técnicas de interacción y manipulación de la información y plataformas de prueba para evaluar la efectividad de las investigaciones. Algunos aspectos son comunes en la mayoría de las investigaciones, RA, la generación automática de interfaces en respuesta a conocimiento adquirido acerca de usuarios, tareas que realizan y entornos en los que interactúan.

Tabla 3.12. Proyectos de investigación en el Laboratorio de Interfaz de Usuarios y

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Gráficos por Computadora de la Universidad de Columbia. 66

Título Descripción Augmented Reality for El proyecto explora el uso de la RA como apoyo en la Maintenance and Repair ejecución de tareas organizadas en procedimientos en el (ARMAR) área de mantenimiento y reparación. El principal objetivo de este proyecto es determinar cómo los gráficos por computadora a tiempo real sobrepuestos sobre los equipos a reparar pueden mejorar la productividad, precisión y seguridad del personal de reparaciones. Head ‘n Hand: Combining Este proyecto explora formas de combinar dispositivos de Headworn and Handheld mano y sujetos a la cabeza para sistemas de RA, creando Mobile Augmented Reality técnicas de interacción adecuadas para interfaces móviles donde los usuarios puedan usar lentes de RA adicionalmente a un dispositivos de visualización de mano, que tengan 6 grados de libertad relativas entre uno y otro. Goblin XNA: A Platform for Goblin XNA es una plataforma de investigación de 3D AR and VR Research and interfaces de usuario en tres dimensiones que incluyen RA Education móvil y Realidad Virtual, haciendo énfasis en el desarrollo de juegos.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

3.2.13 Fraunhofer IGD - Instituto para la investigación aplicada de computación visual. Creado en 1992, el instituto posee un total de 13 departamentos de desarrollo e investigación, en Darmstadt, Rostock, Graz y Singapur. El instituto colabora de cerca con la Universidad Técnica de Darmstadt, la Universidad de Rostock, la Universidad Técnica de Graz y la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur como una forma de fortalecer sus competencias es investigación y sus capacidades técnicas.

El laboratorio cuenta con 215 empleados distribuidos en distintos departamentos en sus diferentes ubicaciones.

El laboratorio se enfoca en el desarrollo de nuevos instrumentos que permitan a sus usuarios el manejo adecuado de una siempre creciente cantidad de datos generados por la moderna sociedad de la información, prestando especial atención en que las tareas de los usuarios sean realizadas con mayor facilidad y eficiencia. Las

66 Fuente: http://graphics.cs.columbia.edu/project/ 136

investigaciones en Fraunhofer IGD se dividen en tres categorías: Semántica en el proceso de modelado, Interacción de gráficos generados por computadora y visión por computadora y Documentos digitales generalizados.

El laboratorio a través de su investigación aplicada brinda apoyo a la industria y la economía en su desarrollo estratégico. Empresas pequeñas y medianas pueden beneficiarse de las investigaciones del laboratorio por medio de estudios, consultorías, desarrollo de conceptos, desarrollo de software, implementaciones de prototipos, etc.

Tabla 3.13. Proyectos de investigación en Fraunhofer IGD.67

Título Descripción Augmented Reality: Time La dARsein identifica la posición desde la que una travel available for the fotografía ha sido tomada para presentar información iPhone histórica del lugar en tiempo real. La aplicación procesa características naturales de la imagen para reconocer objetos tridimensionales y las aumenta con textos y gráficos. IMPROVE El objetivo de este proyecto es la mejora de dispositivos livianos de visualización cercana al ojo, al igual que pantallas grandes estereoscópicas en distribución de mosaico. Las mejoras consisten en desarrollar HMD estereoscópicos que usen tecnología LCOS y OLEDs, mejoras en las técnicas de calibración para pantallas estereoscópicas, en la calidad de la representación (rendering), e interfaz entre usuarios y pantalla con nuevas técnicas de interacción en dos y tres dimensiones para RM y sistemas avanzados de seguimiento. Telemaintenance with Investiga la aplicación de los sistemas de RA y las Augmented Reality comunicaciones inalámbricas en el entrenamiento y soporte para el mantenimiento de maquinaria y plantas de producción, presentando información virtual directamente sobre las partes de la maquinaria. Adicionalmente permite la teleconsulta con expertos de ser necesario.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

67 Fuente: http://www.igd.fraunhofer.de/en/ 137

3.2.14 Chair for Computer Aided Medical Procedures & Augmented Reality - Technische Universität München. La Cátedra de procedimientos médicos asistidos por computador de la Universidad Técnica de Munich fue creada en octubre del 2003 con el objetivo de servir de enlace investigativo y educacional entre la comunidad médica y la comunidad de las ciencias de la computación en pos de la investigación y desarrollo de tecnologías de apoyo que mejoren la calidad de procedimientos médicos. Las investigaciones se enfocan en la digitalización de imágenes anatómicas y funcionales en dos, tres y cuatro dimensiones, reconstrucción, segmentación, registro, navegación, y visualización avanzada con énfasis en particular con el flujo de trabajo en cirugía, RA médica, registro multimodal, rígido y flexible y seguimiento interoperatorio y navegación.

En enero del 2005, el grupo de investigación de Realidad Aumentada FAR (Fachgebiet Augmented Reality) se une a la Cátedra enfocándose en el desarrollo de aplicaciones industriales. Gracias a los aspectos comunes, seguimiento, navegación, y tecnologías de visualización, del desarrollo de aplicaciones industriales y médicas, la inclusión del FAR en la Cátedra formó uno de los grupos internacionales más importantes de la investigación en RA.

Tabla 3.14. Proyectos de investigación en Chair for Computer Aided Medical Procedures & Augmented Reality.68

Título Descripción Automatic Progression El objetivo de este proyecto es investigar, diseñar e Tracking of Skin Lesions implementar un nuevo prototipo de dispositivo capaz de registrar la superficie de la piel en diferentes bandas espectrales y generando una reconstrucción en tres dimensiones de ésta. La reconstrucción permitirá al sistema comparar cuantitativamente los resultados de exámenes anteriores y mostrar a los médicos la evolución de la lesión cutánea. El sistema pretende mejorar la detección del cáncer de piel en estados en los que la intervención terapéutica permita una tasa de supervivencia cercana al 100%. Freehand SPECT for Sentinel Es un sistema sincronizado de adquisición de posición,

68 Fuente: http://campar.in.tum.de/Chair/ResearchGroupCamp 138

Lymph Node Localization orientación y lectura de sondas gamma en cirugía para la reconstrucción de una imagen tridimensional, que no presente las limitaciones en cuanto a movimiento por parte de las tomografías 3D o las limitaciones de una dimensión de los rayos x. Intra-operative Beta Probe Esta investigación busca contribuir con la remoción de Surface Imaging and tumores al permitir escanear al paciente mientras se lleva a Navigation for Optimal cabo la intervención quirúrgica, extendiendo la señal en una Tumor Resection dimensión de la exploración nuclear, en una señal en cuatro dimensiones que sea usada por el cirujano en la remoción de tejido residual incrementando su posicionamiento espacial manteniendo el impacto mínimo en el paciente. PRESENCCIA Es un proyecto cuyo objetivo principal es el de ofrecer presencia en entornos distribuidos de RM. El entorno incluye una instalación física que puede ser visitada de forma física y virtual, esta instalación dará vida a una entidad de inteligencia artificial que entenderá y aprenderá de su interacción con las personas. Las personas que se encuentren en las instalaciones pueden encontrarse en ellas en un mismo tiempo físicamente, virtualmente, pero de forma remota. Entes virtuales también habitan en las instalaciones con capacidad de interactuar entre ella o con personas reales. Navi (Navigation Aid for Es un sistema de ayuda para personas con limitaciones Visually Impaired) visuales en forma de un mapa que comunica sus contenidos por audio o de forma táctil. La entrada del sistema debe ser diseñada de manera que la persona sepa en qué parte del menú se encuentra sin necesidad de hacerlo visualmente. Si durante la navegación ocurre algún evento, el sistema debe informar al usuario, valiéndose del filtrado de datos para solamente presentar información relevante.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

3.2.15 Wearable Computer Lab. Parte del Centro de Investigación de Computación Avanzada de la Universidad de Australia del Sur localizado en el campus Mawson Lakes, el laboratorio se especializa en RA, computación portátil, y técnicas avanzadas de interacción y visualización Humano-Computadora. El laboratorio fue fundado en 1998 y desde entonces ha crecido hasta convertirse en uno de los principales colaboradores de investigación en el departamento de Computación Avanzada.

139

Tabla 3.15. Proyectos de investigación en Wearable Computer Lab. 69

Título Descripción Corrosion Visualization El proyecto consiste en un conjunto de sensores de Augmented Reality humedad, corrosión y temperatura que alimentan un sistema de visualización de corrosión de RA que trata de ofrecer una forma de visualización intuitiva y efectiva a construcciones y estructuras metálicas. Outdoor AR Menu Systems Este proyecto trata del diseño e implementación de un sistema de menús para la visualización de modelos tridimensionales en el contexto del mundo real. El menú consiste en objetos tridimensionales como ítems del menú ubicados dentro de un contexto de un entorno aumentado sujeto a dos sistemas de coordenadas relacionados, uno relacionado al movimiento de la cabeza y otro al del mundo real. Procedural Augmented El principal objetivo de este proyecto es la reducción del Reality Systems in the tiempo de entrenamiento y la mejora de los estándares de Fabrication Facilities. mantenimiento a la vez que el proporcionar información de forma inmediata mientras se ejecuta el mantenimiento. El proyecto explorará los procedimientos de RA que realcen características de la maquinaria mediante RA, mecanismos como flechas o señales para mantener la atención, video, diagramas, texto y animación con el objetivo de mejorar la seguridad, reducir las variables en el mantenimiento, incrementar la disponibilidad de herramientas y reducir los costos y tiempos de entrenamiento. Projector-Based Augmented Esta investigación busca explorar las tecnologías que Reality for In-Situ Support faciliten la presentación de información digital de RA for the Automotive Industry. proyectada sobre superficies en entornos de trabajo estructurados. Estos sistemas hacen uso de proyectores láser y cámaras para proyectar información digital sobre las superficies del campo de trabajo, con el fin de permitir a los trabajadores realizar sus tareas de forma efectiva y eficiente al permitirles el acceso a información relacionada sin necesidad de recurrir a manuales impresos, terminales o computadoras portátiles.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

3.2.16 Shared Reality Lab. El laboratorio conduce investigación acerca de entornos inteligentes y la comunicación de datos de alta fidelidad entre usuarios distribuidos en dichos

69 Fuente: http://wearables.unisa.edu.au/projects/ 140

entornos, también investiga cómo la tecnología sensible a contexto puede facilitar la interacción humano-computadora y la interacción mediada por computadora entre personas.

El trabajo del laboratorio incluye el uso de técnicas de realidad virtual y protocolos avanzados de redes para brindar a los participantes distribuidos un fuerte sentido presencial, la sensación de encontrarse juntos en un mismo espacio físico. El interés del laboratorio se dirige al desarrollo tecnológico y la investigación de nuevas formas de comunicación que apoyen actividades altamente interactivas de grupos complejos en entornos distribuidos, con este fin el laboratorio investiga el uso de procesamiento activo por computadora de fuentes de entrada y la síntesis de flujos de salida en un entorno de red localizado en varias habitaciones. Cada cuarto contiene varias pantallas, cámaras, proyectores, micrófonos y parlantes, junto a sistemas sensores de vibración de alta fidelidad.

Tabla 3.16. Proyectos de investigación en Shared Reality Lab. 70

Título Descripción Augmented Reality Board El proyecto explora las posibilidades de uso de tecnologías Games interactivas de RA en juegos tradicionales con la intención de superar las limitaciones físicas de la dinámica de los juegos tradicionales al crear nuevas y convincentes experiencias manteniendo los aspectos sociales y físicos de los juegos de tablero tradicionales. Audioscape: Mobile Este proyecto se propone la creación de una experiencia de Immersive Interaction with audio inmersivo en tres dimensiones para cada individuo en Sound and Music. un grupo de usuarios localizados en un espacio físico común de escala arbitraria. Entre las actividades se encuentran experimentos con diferentes tecnologías de comunicación de audio inalámbricas de baja latencia, un entorno de RA a gran escala como apoyo a la interacción inmersiva y la proyección de texturas de video 3D en los espacios de visualización. Hand and Fingertip Tracking El proyecto reemplaza técnicas anticuadas de entrada for Gesture Recognition. (teclado, mouse) para los sistemas de RA con lenguaje gestual, empleando técnicas de visión por computadora para el seguimiento y reconocimiento de gestos, basados en la detección de bordes por segmentación de características que destaquen y la localización de la muñeca.

70 Fuente: http://www.cim.mcgill.ca/sre/projects/ 141

Elaboración: Alfredo Muñoz.

3.3 Herramientas de desarrollo para aplicaciones de Realidad Aumentada. Dependiendo del tipo de aplicación de RA que se desee desarrollar, existen herramientas basadas en el reconocimiento de imágenes o marcadores, como también para el desarrollo de aplicaciones basadas en GPS.

3.3.1 Herramientas para aplicaciones basadas en GPS. 3.3.1.1 ARchitect Engine (Wikitude). Es un nuevo framework para la creación de contenidos RA. Basado en tecnologías Web, HTML, CSS y JavaScript, soporta la interacción avanzada de multimedia para el desarrollo de aplicaciones, por lo que puede incluir otras librerías como Google Analytics, jQuery mobile entre otras librerías optimizadas.

Características:

GeoObjects.

Con ARchitect se pueden definir GeoObjetcs, que poseen información de geolocalización con representación a elección, estos objetos pueden ser manipulados y editados usando JavaScript además de tener la capacidad de disparar eventos en ARchitect son extremadamente útiles en servicios basados en localización.

Drawables.

Objetos Drawables pueden ser enlazados con los GeoObjects para su presentación en la visión de cámara, y pueden ser animados usando métodos propietarios. ARchitect soporta diferentes tipos de Drawables para desplegarlos en la visión de cámara de RA: imágenes, etiquetas de texto, y formas geométricas dibujadas sobre la visión de cámara.

Disparador de campo de visión (Field of vision trigger)

142

Este disparador de eventos reacciona cuando un GeoObject ingresa o desaparece del campo visual del usuario facilitando la adición de funcionalidades para este tipo de eventos.

Disparador de evento por pulsación de botón.

Además de los simples enlaces de híper texto de HTML, ARchitect permite agregar un disparador por pulsación de botón a cada objeto GeoObject para dar paso a acciones como la presentación de una animación o reproducir un sonido cuando el usuario de clic sobre el objeto.

Disparador de eventos geográficos (Geofence)

Permite a las aplicaciones implementar funcionalidad a los sistemas cuando los usuarios se aproximen a un lugar determinado, este disparador de eventos puede ser configurado a voluntad, como definir un rango de acción de 1 Km al rededor de un punto específico.

Animaciones Propietarias.

Permiten a los usuarios animar su contenido modificando las propiedades de un objeto Drawable, propiedades como compensación (offset), punto de anclaje, opacidad así como también longitud, latitud o altura de una localización geográfica.

Soporte para formatos multimedia.

Las aplicaciones creadas con ARchitect también se benefician del soporte a formatos multimedia, imágenes de cualquier formato y tamaño así también cómo etiquetas de texto pueden cargarse a través de los objetos Drawables. Archivos de audio pueden ser reproducidos en el fondo de las aplicaciones.

3.3.1.2 Metaio PC SDK (Unifeye SKD) El Unifeye Software Development Kit (SDK), permite a los desarrolladores implementar sus aplicaciones de RA usando todos los beneficios de la plataforma tecnológica Unifeye. La plataforma se basa en un concepto modular que puede ser actualizado con una variedad de tecnologías relacionadas a la RA por el trabajo de Metaio.

143

La plataforma permite la programación en capas usando un API de alto nivel o usando componentes individuales para texturizado, captura, y seguimiento a nivel básico.

Unifeye SDK proporciona una interfaz ActiveX/COM que puede ser fácilmente integrada en entornos de desarrollo y programación como C#, Visual Basic, .Net, C++, HTM, JavaScript y VBScript.

El SDK posee herramientas de configuración y autoría, al igual que planillas para aplicaciones y documentación para los desarrolladores. Entre las herramientas del SDK se encuentran:

Interfaz Gráfica de Usuario (GUI) para la construcción y configuración de escenarios de RA.

Una máquina de flujo de trabajo para el desarrollo a medida de escenarios de RA usando programación visual y una librería extensible de acciones predeterminadas.

Herramientas de calibración de cámara, para calibración de cámaras estándar y calibración extendida para escenarios de alta precisión.

Herramientas de configuración de sistemas de rastreo, generador de marcadores, herramienta de configuración de seguimiento de características naturales, herramienta de configuración de 3D sin marcadores.

Herramientas de calibración general, calibración HandEye para la calibración relativa de dos sistemas de seguimiento, calibración para HMD por transparencia óptica, calibración de proyector para la implementación de escenarios de RA proyectivos.

Calculadora de transformaciones para rotar y trasladar objetos entre representaciones matemáticas diferentes.

Unifeye SDK dispone de varios sistemas de rastreo entre los que se encuentran:

Seguimiento de marcadores de alta precisión, seguimiento de imágenes y texturas de dos dimensiones o seguimiento plano sin marcadores, seguimiento de objetos tridimensionales, seguimiento extenso en 3D, reconocimiento facial, seguimiento

144

infrarrojo y plugins para sistemas de seguimiento externos (brújula, GPS, infrarrojo, mecánico).

Unifeye soporta diferentes fuentes de imágenes que pueden ser usadas para sistemas de seguimiento óptico como también imágenes de fondo para aumento, es posible acceder a todas las fuentes de imágenes a través de los controles GUI para fuentes de imágenes y a través del API de Unifeye SDK. Entre los formatos de imágenes se encuentran: datos RGB de fuentes en vivo, a través de un filtro DirectShow, cámaras de Allied Vision Technologies a través de sus APIs nativos, cámaras IDS usando la interfaz extendida DirectShow IDS, fuentes de alta definición conectadas a una tarjeta de captura de alta definición DeckLink configurada a 720p o 1080p, imágenes fotográficas capturadas con cámaras digitales en formatos JPEG, BMP y PNG, cualquier formato de archivos de video que pueda proporcionar fotogramas en bruto si el Codec se encuentra disponible.

Adicionalmente según la versión, Professional o Ultimate del SDK, se encuentran disponibles dos motores de rederización, un motor VRML con soporte para OpenGL y DirectX para el primero y un motor de renderización de gama alta basado en OSG para diseños de alta calidad con compatibilidad de archivos VRML 97, Maya, CSB, FHS, OSB y JT/PLMXML.

3.3.2 Herramientas para aplicaciones basadas en reconocimiento. 3.3.2.1 SLARToolKit - ToolKit de Realidad Aumentada para Silverlight y teléfonos con sistema operativo Windows. SLARToolKit es una librería flexible de RA para Silverlight que apunta al desarrollo fácil y rápido de aplicaciones RA de tiempo real para Silverlight. Puede ser usado en conjunto con el API para Webcam de Silverlight o con cualquier clase CaptureSource, WritableBitmap o PhotoCamera para teléfono con Windows. SLARToolKit está basado en NyARToolkit y ARToolkit.

Características:

• Soporte directo para la clase CaptureSource de Silverlight. • Soporte integrado para el API de aceleración 3D mediante hardware de Silverlight 5.

145

• Flexibilidad por medio de un detector genérico y un detector de WritableBitmap. • Detección de marcadores múltiples. • Detección de marcadores de cuadros negros. • Creación y detección de marcadores hechos a medida. • Desempeño en tiempo real. • Uso de la librería Matrix3DEx. • Basado en algoritmos y técnicas establecidas. • Documentación, guías paso a paso para principiantes.

3.3.2.2 ARToolKitPro Es la versión profesional de ARToolKit que proporciona seguimiento de objetos basado en marcadores, escalable, adaptable y confiable para aplicaciones de RV y RA.

ARToolKit Pro es una librería de visión por computadora para los sistemas operativos Windows, MAC OS X, Linux e Irix. Posee una interfaz simple basada en C que permite a los desarrolladores crear aplicaciones en minutos, posee características no disponibles en la versión GPL de ARToolKit.

Características

• Seguimiento de marcadores en cuadrículas blancas y negras con patrones definidos por el usuario en secuencias de video. • Soporte para lectura de códigos de barras de dos dimensiones a alta velocidad en aplicaciones con gran número de marcadores. • Técnicas especializadas de estimación de posición de alta precisión, además de seguimiento múltiple de marcadores. • Composición de contenido generado por computadora para producir video por superposición o a través de objetos semitransparentes de RA. • Renderización de contenido gráfico de alto nivel y animaciones en Lenguaje de Modelado de Realidad Virtual (VRML) v2 y formatos X3D. • Adquisición de secuencias de video para gran cantidad de cámaras y fuentes de video incluyendo cámaras Firewire, webcams USB, video digital etc.

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• Soporte para una variedad de modelos de lentes y técnicas de calibración óptica para calcular con precisión las características de los lentes de las cámaras en uso. • Secuencias de múltiples de video pueden ser capturadas simultáneamente, cambiadas dinámicamente para aplicaciones de RA para varios usuarios y un solo procesador. • La librería se encuentra disponible para varias plataformas: Windows, Linux, Mac OS X, SGI. • Soporte para Java y Matlab.

3.3.2.3 NyARToolkit Es un derivado de ARToolkit construido exclusivamente en Java que no usa código nativo y funciona bajo cualquier plataforma que contenga entorno de Java J2RE.

NyARToolKit es una librería de funciones de interpretación visual e integración de datos de RV en entornos físicos que incluyen funcionalidades de visión por computadora en tiempo real, renderización en tres dimensiones de objetos virtuales, y la integración de ambos una secuencia de salida.

Pese a ser nativamente escrito en Java, se han desarrollado librerías a partir de ella en otros lenguajes y entornos.

Características:

• API basado en clases, excelente separación de código. • Soporta muchos formatos de imágenes y varios formatos de entrada: • Fuentes de entrada, USB, Firewire, tarjetas de captura. • Soporte para formatos RGB, YUV420P, YUV • Mayor velocidad en el procesamiento y corrección de errores de posicionamiento y orientación comparados con ARToolKit. • Enfoque extensible a patrones de marcadores. • Renderización rápida basada en OpenGL. • Soporte para VRML 3D. • Soporte nativo para teléfonos Android.

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• Conjunto completo de ejemplos y utilidades.

3.3.2.4 FLARToolKit + FLARManager FLARToolKit es la versión compatible con Action Script 3 de ARToolKit, actualmente basado en otra versión compatible con ARToolKit, NyARToolkit.

Esta librería reconoce marcadores de imágenes de entrada y calcula su orientación y su posición en un mundo tridimensional.

El usuario es responsable de dibujar el contenido gráfico de tres dimensiones, para lo que la librería incluye clases de ayuda para motores 3D en Flash, Papervision3D, Away3D, Sandy3D, Alternativa3D.

Para desarrollar aplicaciones con FLARToolkit es necesario utilizar la herramienta FLARManager, compatible con varias librerías de rastreo y frameworks 3D, que proporciona un sistema robusto para el manejo de adición, actualización y remoción de marcadores basados en eventos, así como también soporta el manejo y detección de patrones múltiples y múltiples marcadores de un patrón dado.

Además de FLARToolkit, FLARManager puede trabajar con flare*tracker y flare*NFT.

3.3.2.5 D'Fusion Studio Es una plataforma de desarrollo de aplicaciones de RA de la empresa Total Immersions que ofrece una sofisticada interfaz gráfica de fácil uso para la rápida creación y desarrollo de proyectos de RA, mediante la programación orientada a objetos usando lenguajes estándar como LUA.

D'Fusion Studio cuenta con más de 300 parámetros de funcionalidades avanzadas en sus herramientas gráficas de configuración de objetos y reconocimiento para satisfacer las necesidades de sus usuarios.

Dentro del proceso de creación de aplicaciones de RA, D'Fusion Studio permite importar modelos tridimensionales de Maya de Autodesk y 3DSMax.

Las aplicaciones de RA desarrolladas por D'Fusion Studio pueden ser usadas en diferentes plataformas: Windows, Mac OS, Linux, IOS y Android.

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Características.

• Debugger profesional integrado para el desarrollo de aplicaciones más seguras. • Motor tridimensional integrado. • Algoritmos sofisticados de seguimiento optimizado para 2D y 3D al igual que para reconocimiento facial y detección de movimiento. • Arquitectura abierta que permite la integración de extensiones y plugins para aumentar funcionalidades como manejo de webcams con motor o sensores magnéticos. • Facilidad para la creación de scripts para el desarrollo de escenarios interactivos. • Cifrado de archivos (3D, videos) para garantizar su uso exclusivo dentro de una aplicación para combatir la piratería y eliminando el peligro de sustituciones. • Por sus características de desarrollo y sus seguridades añadidas es una herramienta adecuada para la creación de aplicaciones industriales de RA de fácil integración a arquitecturas existentes.

3.3.2.6 LinceoVR. LinceoVR es un suite de software para RA, renderización y animación en tiempo real con soporte para Wowee Rovio (Robots RA controlados por WiFi) y Vuzix iWear con CamAR (gafas RA).

Características:

• Renderización auto estéreo, para la percepción de profundidad en 3D usando visualizadores auto estéreo apropiados y capas de pantalla con barreras de paralelaje. • Plugin AR4ppt de RA para Microsoft Power Point, lleva la RA a las presentaciones .ppt. • Soporte para RA por transparencia, la secuencia de video de fondo en tiempo real puede ser reemplazada por un color sólido cuando el modo de RA se encuentra activado.

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• Trazado de rayos (raytracing algoritmo para síntesis de imágenes tridimensionales) para aumentar el realismo de la renderización en tiempo real. • Posibilidad de insertar video en escenas 3D, en modo de RA y RV, para usarlos como texturas. • Compatibilidad con Trivision ARvision 3D y ARvision S. • Conexión certificada para la compatibilidad con 3D Space Mouse para la interacción y navegación en el modelo tridimensional. • Compatibilidad con pantallas multitouch de Nexio. • Seguimiento por texturas, donde los usuarios pueden elegir una imagen genérica y LinceoVR la reconozca. • Visualizador LinceoVR Viewer para RV y RA para acceso de sólo lectura a los modelos creados. • Soporte para importación de datos 3D en formatos 3DM, IGES, STEP, STL, DXF, OBJ, 3DS, WRLM, FBX de Autodesk. • Compatibilidad dedicada con Rhino mediante el plugin Rhino2LVR • LinceoVR permite importar modelos tridimensionales animados desde cualquier software DCC. • Sonido surround que ofrece audio posicional según el movimiento de la cámara dentro de la escena simulando dirección y distancia de la fuente.

3.3.2.7 AR-media Plugin para Google SketchUp. AR-media Plugin para Google SketchUp permite a los usuarios visualizar modelos de RA directamente en un espacio físico real que los rodea.

Usando la función de exportación los usuarios pueden crear y publicar archivos de RA autónomamente, estos archivos pueden ser visualizados en cualquier computadora que disponga de la aplicación AR-media Player sin la necesidad de tener el AR-media Plugin para Google SketchUp instalado. Los usuarios pueden crear sus modelos y distribuirlos a sus clientes independientemente.

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AR-media Plugin proporciona a los usuarios funcionalidades avanzadas de visualización para el estudio y análisis de prototipos virtuales a escala en entornos reales y para proporcionar experiencias inmersivas en proyectos tridimensionales.

Para trabajar con el AR-media Plugin es necesario una cámara web, una computadora personal y un marcador impreso, el plugin soporta HMD incluyendo eMagin, i-glasses.

Características:

• Capacidad de exportar archivos .armedia para visualización en AR-media Player para iOS. • Posibilidad de usar videos en clave de color (chroma key), verdes y azules como texturas para objetos tridimensionales. • Capacidad de desplegar un solo modelo en dos o más marcadores enlazados para la visualización del mismo objeto en diferentes perspectivas. • Manejo de capas independientes para presentación de objetos en la visualización de RA. • Presentación con línea de tiempo para organizar los contenidos 3D para que funcionen como presentaciones, también es posible hacer visibles capas y ocultarla según el avance de la línea de tiempo. • Manejo de luz y sombras sobre objetos tridimensionales para obtener visualizaciones con mayor realismo, además es posible la interacción con las fuentes de luz en tiempo real modificando la visualización de las sombras. • Posibilidad de crear secciones de objetos tridimensionales en tiempo real gracias al recorte de paneles.

3.4 Modificaciones en el uso de dispositivos eficientes de última generación. Los teléfonos móviles se han convertido en herramientas ubicuas de comunicación y búsqueda de información por lo que se uso tiene un impacto en muchos aspectos de la vida diaria de sus usuarios.

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3.4.1 Teléfonos celulares. Estadísticas del Proyecto de Internet y Vida Americana del Centro de Investigación Pew (Pew Research Center’s Internet & American Life Project) ofrecen una visión acerca de las tendencias en el uso de estos dispositivos móviles. La investigación concluyó que:

Dentro de los Estados Unidos, el 83% de adultos poseen un teléfono celular y lo usan para diferentes fines. Siendo el uso prevalente para estos dispositivos con el 73% de usuarios el tomar fotos y enviar mensajes de texto, seguidos por el envío de fotos y videos a otras personas con el 54% de usuarios y el acceso a Internet con el 44%.

Entre los usos menos frecuentes se encuentran el acceso a Twitter con el 6% al igual que video llamadas también con el 6%.

Figura 3.14. Cómo los estadounidenses usan sus celulares. 71

80% 73% 73% 70% 61% 60% 60% 54% 50% 45% 44% 38% 40% 36% 35% 34% 34% 31% 31% 29% 28% 28% 29% 26% 24% 26% 30% 21% 22% 18% 18% 20% 15% 10% 5%6% 5% 6% 0%

% de todos los adultos % de usuarios de celulares

71 Fuente: http://pewinternet.org/Reports/2011/Cell-Phones.aspx 152

Elaboración: Alfredo Muñoz

De las actividades encuestadas entre mayo del 2010 y mayo del 2011, las que mostraron mayor crecimiento en ese periodo de tiempo fueron:

El envío de fotos y video se incrementó de un 36% a un 54%.

El acceso a Internet de un 38% a un 44%.

Envío y recepción de correos electrónicos de un 34% a un 38%.

Mirar videos de 20% a 26%.

Publicar una foto o un video en línea de 15% a 22%.

Entre los usuarios de teléfonos celulares se encuentra mayor actividad entre las edades de 18 a 29, pese a que en el rango de 30 a 49 se también se observa una amplia actividad. A partir de los 50 años el uso de teléfonos móviles decrece pronunciadamente llegando a ser en el rango de los 50 a 64, aproximadamente la mitad del uso que se les da a los celulares entre las edades de 30 a 49.

Tabla 3.17. Uso de teléfonos celulares por diferentes edades. 72

% basado en usuarios adultos. Edad 18-29 30-49 50-64 65+ Enviar o recibir mensajes de texto. 95 85 58 24 Tomar fotos. 91 81 60 37 Acceder a Internet 64 54 26 10 Enviar una foto o un video a alguien 72 65 40 16 Enviar o recibir correo electrónico 51 46 26 10 Descargar una aplicación 49 37 17 7 Jugar un juego 53 44 18 7 Reproducir música 58 39 16 4 Grabar un video 53 42 19 3 Acceder a redes sociales 50 36 13 2 Mirar videos 44 32 10 3 Publicar fotos o videos en línea 37 26 9 5 Usar banca en línea 29 22 10 6 Participar en video llamadas o video conferencias 14 5 2 2

72 Fuente: http://pewinternet.org/Reports/2011/Cell-Phones.aspx 153

Elaboración: Alfredo Muñoz

Entre los grupos de personas que usan con mayor frecuencia los dispositivos móviles se encuentran:

Aquellos con cierta educación de tercer nivel o que la hayan completado son el grupo que más probablemente use una aplicación que no involucre voz en relación a otros usuarios con menor educación.

Los usuarios de teléfonos celulares de las áreas urbanas y suburbanas tienen mayor probabilidad de usar su teléfono celular de la manera encuestada que aquellos de áreas rurales.

El 43% de los habitantes de áreas urbanas usan sus teléfonos móviles para juegos, el 35% para acceder a una red social, el 31% para mirar videos, el 25% para acceder a banca en línea.

Padres con hijos menores de 17 años usan sus teléfonos para la mayoría de actividades encuestadas que otros adultos con excepción del uso de redes sociales y llamadas por video.

Los estadounidenses de ascendencia africana y latina usan más frecuentemente sus teléfonos móviles de las formas encuestadas.

Tabla 3.18. Uso de teléfonos celulares por etnicidad. 73

% basado en usuarios de celulares adultos Blanco no Negro no Hispano hispano. hispano. . Enviar o recibir mensajes de texto 70 76 83 Tomar una fotografía 71 70 79 Acceder a Internet 39 56 51 Enviar un fotografía o un video 52 58 61 Enviar o recibir correo electrónico 34 46 43 Descargar una aplicación 28 36 36 Jugar juegos 31 43 40 Reproducir música 27 45 47

73 Fuente: http://pewinternet.org/Reports/2011/Cell-Phones.aspx 154

Grabar un video 30 41 42 Acceder a una red social 25 39 35 Mirar videos 21 33 39 Publicar una foto o un video en línea 18 30 28 Banca en línea 15 27 25 Participar en video llamadas y video 4 10 12 conferencias

Elaboración: Alfredo Muñoz.

Respecto a las experiencias y actitudes de los usuarios de teléfonos móviles, el 51% de los encuestados usaron su dispositivo para acceder a información que necesitaban de inmediato, el 42% usaron su teléfono para entretenimiento cuando se encontraban aburridos, el 40% de las personas que se encontraron en una situación de emergencia dijo que el tener su teléfono celular ayudó mucho. El 29% de los encuestados apagó su teléfono por un período de tiempo para descansar de su uso. El 27% han experimentado una situación en las que han tenido dificultad en realizar una actividad debido a la falta de su teléfono móvil.

La frustración respecto a los teléfonos móviles es generada en su mayoría por la lentitud de una descarga con el 20%, seguido por la dificultad de lectura debido al tamaño de la pantalla con un 16%, y por la dificultad de ingresar texto con un 10%.

Los usuarios más activos de teléfonos móviles se encuentran entre los 18 y 29 años, este grupo de usuarios es más propenso de usar su teléfono para entretenimiento o aliviar su aburrimiento, prevaleciendo sobre otras actividades con un 70%. Dentro de este grupo, el 42% de usuarios han tenido problemas al realizar actividades cuando no han tenido su teléfono cerca. Y han usado su teléfono para evitar la interacción con otras personas con un 30%.

Sin importar la edad todos los usuarios de teléfonos móviles tienen la misma probabilidad de usar sus teléfonos móviles en casos de emergencia.

Tabla 3.19. Las experiencias de teléfonos celulares por grupos de edad.74

74 Fuente: http://pewinternet.org/Reports/2011/Cell-Phones.aspx 155

% de adultos dueños de teléfonos celulares que han experimentado lo siguiente en los pasados 30 días antes de la encuesta. Edad. 18-29 30-49 50-64 65+ Uso su teléfono para entretenimiento o 70 51 20 7 mientras estaba aburrido. Uso su teléfono para obtener información 64 57 42 28 que necesitaba de inmediato. Ha estado en una situación de emergencia 44 41 37 34 donde su teléfono celular realmente ayudó. Se ha frustrado porque su teléfono tardaba 32 25 9 3 demasiado en descargar algo. Ha tenido problemas al hacer algo porque no 42 24 23 19 tenía su teléfono con usted. Ha apagado su teléfono por un momento 32 30 26 23 para descansar de usarlo. Ha tenido dificultad de leer algo en su 13 18 19 10 teléfono porque la pantalla o el texto eran demasiado pequeños. Ha fingido usar su teléfono para evitar 30 11 6 2 interactuar con personas a su alrededor. Ha tenido dificultad de ingresar gran 13 10 9 3 cantidad de texto en su teléfono.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

3.4.2 Teléfonos Inteligentes. El 35% de los adultos estadounidenses posee algún tipo de Teléfono Inteligente. Este grupo de usuario usa de manera marcadamente diferente su dispositivo móvil en comparación con los usuarios de teléfonos celulares estándar.

La actividad más común entre los usuarios de Teléfonos Inteligentes son la mensajería de texto y el uso de la cámara para tomar fotografías con un 92% en marcado contraste con los usuarios de teléfonos celulares estándar donde sólo el 59% de ellos realizan estas actividades. Adicionalmente el 80% de usuarios de Teléfonos Inteligentes usan su teléfono para acceder a Internet o enviar fotos y videos a otros, 76% usan sus dispositivos para enviar y recibir correos electrónicos, el 65.6% usa sus teléfonos para descargar aplicaciones, reproducir música o jugar, el 59% usa sus dispositivos para grabar video y acceder a redes sociales. Una minoría de usuarios de Teléfonos Inteligentes usan sus dispositivos para acceder a Twitter o participar en video llamadas con un 14%.

156

Tabla 3.20. Usuarios de Teléfonos Inteligentes vs. usuarios de otros celulares. 75

% de adultos dueños de teléfonos celulares dentro de cada grupo que usa sus teléfonos para hacer lo siguiente Usuarios de Usuarios de otros Teléfonos celulares. Inteligentes Enviar o recibir mensajes de texto 92 59 Tomar una fotografía 92 59 Acceder a Internet 84 15 Enviar una foto o un video a alguien 80 36 Enviar o recibir correo 76 10 Descargar una aplicación 69 4 Juagar un juego 64 14 Reproducir música 64 12 Grabar un video 59 15 Acceder a una red social 59 8 Mirar un video 54 5 Publicar una foto o un video en línea 45 5 Banca en línea 37 5 Acceder a Twitter 15 <1 Participar en una video llamada o una video 13 1 conferencia

Elaboración: Alfredo Muñoz.

Comparados con los usuarios de Teléfonos Inteligentes, aquellos que poseen un modelo de teléfono móvil básico lo usan para menos actividades, en promedio 2.5 actividades mientras los usuarios de Teléfonos Inteligentes usan sus dispositivos para un promedio de 9 actividades. Un número muy reducido de usuario de teléfonos básicos los usan para actividades avanzadas como reproducción de música, juegos o acceso a Internet.

Además de usar de manera más amplia las capacidades de sus dispositivos móviles, los usuarios de Teléfonos Inteligentes destacan en sus experiencias con sus teléfonos:

75 Fuente: http://pewinternet.org/Reports/2011/Cell-Phones.aspx 157

El 79% de los usuarios de Teléfonos Inteligentes usan sus teléfonos para acceder rápidamente a información mientras el 72% lo usa para entretenimiento.

El 36% de los usuarios de Teléfonos Inteligentes se han sentido frustrados por la baja velocidad de descarga que han experimentado en los treinta días anteriores a la encuesta, contrastando con el 22% que dijo tener problemas al momento de leer textos en sus dispositivos y con el 12% que encontraron dificultad en ingresar grandes cantidades de texto en sus teléfonos.

Existe una alta dependencia de los usuarios de Teléfonos Inteligentes en sus actividades cotidianas, 34% de los entrevistados tuvieron problemas en realizar una actividad debido a que no llevaban su teléfono consigo.

Pese a existir diferencias contrastantes entre los usuarios de Teléfonos Inteligentes con respecto a los demás usuarios de teléfonos celulares, un área donde existen grandes coincidencias es en apagar el teléfono para descansar de usarlo con un 31% en los usuarios de Teléfonos Inteligente y un 27% entre los demás.

Tabla 3.21. Usuarios de Teléfonos Inteligentes y sus experiencias usando sus dispositivos. 76

% de adultos dueños de dispositivos móviles que han experimentado lo siguiente en los 30 días anteriores a la encuesta Propietarios de Propietarios de Teléfonos otros teléfonos Inteligentes celulares Uso su teléfono para obtener información que 79 31 necesitaba de inmediato Uso su teléfono para entretenimiento o mientras 72 21 estaba aburrido Ha estado en una situación de emergencia donde 43 37 su teléfono celular realmente ayudó Se ha frustrado porque su teléfono tardaba 36 8 demasiado en descargar algo Ha tenido problemas al hacer algo porque no 34 22 tenía su teléfono con usted Ha apagado su teléfono por un momento para 31 27 descansar de usarlo Ha tenido dificultad de leer algo en su teléfono 22 13

76 Fuente: http://pewinternet.org/Reports/2011/Cell-Phones.aspx 158

porque la pantalla o el texto eran demasiado pequeños Ha fingido usar su teléfono para evitar interactuar 20 8 con personas a su alrededor Ha tenido dificultad de ingresar gran cantidad de 12 8 texto en su teléfono

Elaboración: Alfredo Muñoz.

Existe poca adopción de Teléfonos Inteligentes entre los adultos mayores de 50, apenas el 19% de los encuestados disponía de un Teléfono Inteligente en comparación con la mitad de los encuestados menores a 50.

En términos generales los usuarios de Teléfonos Inteligentes adultos mayores de 50 tienen un patrón de uso de sus Teléfonos Inteligentes similar que los usuarios de 30-49 años.

Tabla 3.22. Cómo los usuarios jóvenes y adultos de Teléfonos Inteligentes usan sus teléfonos. 77

% de usuario de Teléfonos Inteligentes dentro de cada grupo de edad que usa sus teléfonos para hacer lo siguiente: 18-29 30-49 50+ Posesión de Teléfonos Inteligentes 52 45 19 Enviar o recibir mensajes de texto 99 95 78 Tomar fotografías 98 93 83 Acceder a Internet 94 87 66 Enviar una fotografía o un video 89 83 64 Enviar o recibir correo electrónico 82 78 62 Descargar una aplicación 82 69 51 Jugar un juego 76 67 41 Reproducir música 83 63 39 Grabar un video 73 62 37 Acceder a una red social 76 61 32 Mirar un video 72 58 25 Publicar una foto o un video en línea 58 47 24 Banca en línea 46 38 24 Participar en una video llamada o una video conferencia 25 9 7

77 Fuente: http://pewinternet.org/Reports/2011/Cell-Phones.aspx 159

Elaboración: Alfredo Muñoz

Resumen Capítulo 3

Proyectos actuales basados en la Realidad Aumentada. Investigación de desarrollos de proyectos en el ámbito mundial de aplicación generalizada Yelp. Aplicación que facilita información comercial de un área determinada. Wikitude. Aplicación móvil de RA que presenta información relacionada a sus alrededores. World Lens. Aplicación RA capaz de traducir imágenes de un idioma predeterminado a otro. Google Sky Map. Es una aplicación de aprendizaje de astronomía. Layar. Es una aplicación que permite a sus usuarios diferentes formas de interacción mediante el uso de capas que consisten en elementos interactivos, objetos tridimensionales y animaciones. Tat augmentedID – Recognizr. Aplicación que permite el uso de teléfonos inteligentes para identificar a una persona y saber en qué servicios web y redes sociales se encuentra registrado. TagWhat. Es una aplicación móvil que presenta una narrativa multimedia organizada en canales que aparecerán en forma de RA. DishPointer Augmented Reality. Permite localizar satélites de televisión cercanos con el uso de un Teléfono Inteligente. ARDefender. Juego de RA que trata de la defensa de un castillo de fuerzas enemigas que lo invaden.

Los centros de conocimiento y de innovación sobre Realidad Aumentada América: • MIT Media Lab. • Georgia Tech's GVU Center. • Four Eyes Lab. • Qualcomm Augmented Reality Game Studio. • Future Cinema Lab - Augmented Reality Lab. • Naval Research Laboratory - Estados Unidos. • Microsoft Research. • Columbia University Computer Graphics and User Interface Lab. • Shared Reality Lab.

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Europa: • Christian Doppler Laboratory - Universidad Tecnológica de Graz. • R Lab - Academia Real de Arte, la Haya, Holanda. • Fraunhofer IGD - Instituto para la investigación aplicada de computación visual. • Chair for Computer Aided Medical Procedures & Augmented Reality - Technische Universität München. Asia • Sony CSL. Oceania. • HitLabNZ. • Wearable Computer Lab.

Herramientas de desarrollo para aplicaciones de Realidad Aumentada. Herramientas para aplicaciones • ARchitect Engine (Wikitude). basadas en GPS: • Metaio PC SDK (Unifeye SKD).

Herramientas para aplicaciones • SLARToolKit - ToolKit de Realidad basadas en reconocimiento: Aumentada para Silverlight y teléfonos con sistema operativo Windows. • ARToolKitPro. • NyARToolkit. • FLARToolKit + FLARManager. • D'Fusion Studio. • LinceoVR, AR-media Plugin para Google SketchUp.

Modificaciones en el uso de dispositivos eficientes de última generación. Los teléfonos celulares son usados para la búsqueda rápida de información tanto así que la ausencia del dispositivo ha causado problemas. Los teléfonos celulares son importantes herramientas para situaciones de emergencia. Cerca de la mitad de los usuarios utiliza su teléfono celular para entretenimiento. A pesar de todos sus beneficios algunos usuarios de teléfonos celulares necesitan un descanso de ellos. Los teléfonos celulares pueden prevenir interacciones sociales no deseadas. Entre las actividades más comunes entre los usuarios de teléfonos celulares y Teléfonos Inteligentes se encuentran en envío de mensajes de texto y la toma de fotografías seguido por el envío de fotografías y videos y el acceso a Internet. Actividades como la descarga de aplicaciones, mirar videos y acceder a redes sociales o publicar contenido multimedia en línea son casi exclusivas a los usuarios de Teléfonos Inteligentes.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

161

CAPÍTULO IV: POSIBLES ESCENARIOS DEL USO DE LA REALIDAD AUMENTADA Y SU IMPACTO EN LA SOCIEDAD ECUATORIANA 4.1 Introducción. Para analizar los escenarios de uso y el impacto de la Realidad Aumentada en el Ecuador, se realizó la encuesta titulada “DIAGNOSTICO GENERAL DE LA CULTURA DE APLICACIÓN DE LA REALIDAD AUMENTADA EN EL ECUADOR”, entre el 21 y el 25 de mayo del 2012.

La encuesta se compone de 22 preguntas que cubrían aspectos básicos informativos acerca de uso de dispositivos electrónicos, conocimiento general de su funcionamiento, conocimientos relativos a la RA, y opinión acerca de las aplicaciones de RA comerciales, de marketing, educativas, comunicacionales, conductuales y de comportamiento.

4.1.1 Justificación de la muestra. Tomando en cuenta que el muestreo es un poderoso instrumento para predecir el comportamiento de los acontecimientos masivos, se considera que las unidades elementales de la población relacionada con el uso de las nuevas tecnologías son generalizadas y se encuentra afectada por una multiplicidad de fuerzas y conceptos que varían cuyas informaciones son limitadas. Los datos en general varían con determinada regularidad, son equilibradas y concentradas.

Por otra parte, la teoría del muestreo hace posible que se generalice lógicamente y precisamente las características permanentes de los datos, en base a los procesos de inferir resultados. De esta manera si el acceso a la población presenta dificultades, se ha recurrido a preparar una lista de entrevistados con la que se pretende identificar las unidades conceptuales elementales.

Por las características de la tesis se ha recurrido a una selección de una muestra en base al muestreo no al azar, porque es una selección que escoge la muestra sobre una base distinta de consideraciones de probabilidad, como el juicio de expertos, por conveniencia, por diversidad conceptual por modalidades de aplicación y otros criterios.

162

Con estas consideraciones la lista establecida para establecer el comportamiento en las aplicaciones de las nuevas tecnologías y particularmente con el uso de la Realidad Aumentada se ha elaborado una lista de 50 personas para ser entrevistados.

La encuesta se realizó a través de la red social Facebook, mediante la aplicación SurveyMonkey, se publicaron enlaces en perfiles públicos de medios de comunicación ecuatorianos: Radio “Metro Stereo”, 40 Principales Ecuador, Radio Antena 3 Ecuador, Ecuavisa, TC Televisión.

A continuación se presenta la encuesta en mención:

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA DE SISTEMAS

ENCUESTA: DIAGNOSTICO GENERAL DE LA CULTURA DE APLICACIÓN DE LA REALIDAD AUMENTADA EN EL ECUADOR

CON LA FINALIDAD DE ESTABLECER LOS ALCANCES Y APLICACIONES DE LA REALIDAD AUMENTADA EN EL PAIS, EN LAS CONDICIONES ACTUALES, FAVOR CONTESTAR CON LA MAYOR OBJETIVIDAD EL SIGUIENTE CUESTIONARIO:

1. Sexo: Masculino Femenino

2. Edad: <18 18-22 23-28 29-35 36-45 46-55 56-65 >66

3. Cuál es su nivel de instrucción: Primaria: Secundaria:

163

Superior:

4. En los últimos 30 días señale la frecuencia con que ha usado los siguientes dispositivos electrónicos:

Dispositivo Frecuencia (días) Teléfono Inteligente Computadora personal (de escritorio, portátil, etc.) Tableta.

5. Conozco el proceso de obtención e instalación de aplicaciones para las siguientes plataformas. Teléfonos Inteligentes. Computadoras personales. Tabletas.

6. Se encuentra usted familiarizado con los avances tecnológicos recientes en el campo de la interacción humano computadora: Si No No Sabe

7. Marque los términos conocidos por usted: a. Realidad Aumentada b. Realidad Virtual c. Realidad Mixta d. Virtualidad Aumentada

Si se define a la Realidad Aumentada como una tecnología avanzada de interacción entre humanos y computadoras, que fusiona información generada por computadora con el mundo real. Por ejemplo:

164

Considerando lo anterior responda: 8. ¿Ha hecho uso usted de esta tecnología? Si No No sabe

9. En que actividades considera que se puede aplicar la Realidad Aumentada Industria Comercio Turismo Medicina Educación Otras

Cuáles: ______

Cuan de acuerdo está usted con los siguientes enunciados.

10. El uso de tecnología de Realidad Aumentada en medicina mejora las probabilidades de éxito en las intervenciones quirúrgicas.

Muy de De En Muy en acuerdo acuerdo desacuerdo desacuerdo

11. Me gustaría que los médicos usen Realidad Aumentada en el diagnóstico y seguimiento enfermedades.

Muy de De En Muy en acuerdo acuerdo desacuerdo desacuerdo

12. La Realidad Aumentada es útil para en Medicina porque asiste a los médicos en la obtención de imágenes interactivas del cuerpo humano en tiempo real.

Muy de De En Muy en acuerdo acuerdo desacuerdo desacuerdo

13. El uso de Realidad Aumentada en publicidad es una forma innovadora de promocionar productos.

Muy de De En Muy en acuerdo acuerdo desacuerdo desacuerdo

14. Me sentiría inclinado a comprar un producto anunciado mediante Realidad Aumentada.

Muy de De En Muy en acuerdo acuerdo desacuerdo desacuerdo

165

15. Utilizaría cupones electrónicos en forma de Realidad Aumentada si estuviesen disponibles.

Muy de De En Muy en acuerdo acuerdo desacuerdo desacuerdo

16. En la educación, la Realidad Aumentada facilita el aprendizaje porque usa gráficos tridimensionales que aportan al entendimiento de un tema específico.

Muy de De En Muy en acuerdo acuerdo desacuerdo desacuerdo

17. El aprendizaje por entrenamiento es favorecido por la Realidad Aumentada por su capacidad de simular situaciones (intervenciones quirúrgicas simuladas, incendios simulados, etc.) y su tolerancia a errores.

Muy de De En Muy en acuerdo acuerdo desacuerdo desacuerdo

18. Los juegos interactivos de Realidad Aumentada facilitan el aprendizaje de los niños.

Muy de De En Muy en acuerdo acuerdo desacuerdo desacuerdo

19. La Realidad Aumentada favorece el tratamiento de fobias.

Muy de De En Muy en acuerdo acuerdo desacuerdo desacuerdo

20. Dado que la Realidad Aumentada facilita el proceso de toma de decisiones por la reducción del tiempo necesario para la búsqueda de información, confío en la información facilitada por medio de la Realidad Aumentada para la toma de decisiones.

Muy de De En Muy en acuerdo acuerdo desacuerdo desacuerdo

21. En la actualidad, usaría o recomendaría la Realidad Aumentada para el tratamiento de la ansiedad.

Muy de De En Muy en acuerdo acuerdo desacuerdo desacuerdo

166

22. En una escala de 0 a 10 (siendo 10 el más importante), califique el tipo de aplicación de Realidad Aumentada que cree Ud. tendría más éxito en el Ecuador: Aplicaciones comerciales y de marketing ______Aplicaciones médicas y de imagen. ______Aplicaciones educativas y de comunicaciones. ______Aplicaciones conductuales y de comportamiento. ______

Esta encuesta forma la base del análisis del uso e impacto de la Realidad Aumentada en el Ecuador que en conjunto con el entendimiento de las plataformas de desarrollo y aplicación de esta tecnología darán como resultado la visión general del futuro de esta tecnología en el país.

4.2 Plataformas de desarrollo y aplicación de Realidad Aumentada. 4.2.1 Realidad Aumentada de Escritorio. Estas son aplicaciones autocontenidas que son diseñadas para ser instaladas en computadoras de escritorio en lugar de funcionar a través de un browser.

Entre las aplicaciones RA típicas se encuentran juegos, software de marketing para convenciones, simulaciones médicas, libros educativos, etc. Estas aplicaciones independientes suelen ser más robustas y tener un mejor desempeño en su función de rastreo al igual que mejor calidad de gráficos con respecto a las aplicaciones RA móviles y aplicaciones RA web.

La RA para escritorio funciona con una webcam. Sobre las imágenes capturadas desde la cámara, una aplicación de RA para escritorio presenta animaciones de datos en tres dimensiones. Entre las aplicaciones más conocidas para este tipo de RA se encuentra Metaio, también existen varios ejemplos de RA para escritorio desarrollados con Papervision 3D.

4.2.2 Realidad Aumentada para la Web. Esta plataforma permite a los usuarios acceder a experiencias de RA a través de Internet por medio de un navegador web, sin que sea necesario descargar ninguna aplicación ejecutable. Esta plataforma de RA facilita, por el uso de estándares, la creación, distribución y el consumo de contenido RA.

167

Las aplicaciones de RA basadas en web son ideales para marketing, pueden ser usadas para educación, entretenimiento y otras áreas, estas aplicaciones no poseen gráficos de alta calidad como las aplicaciones RA de escritorio sin embargo son fáciles de usar porque no requieren la instalación de software adicional.

Innovaciones en la tecnología necesarias para el uso de RA para Web han mejorado las perspectivas de adopción de este tipo de tecnología por usuarios en la Web, ya en mayo del 2012 Wikitude Labs anuncia la creación de la solución de RA para Web "AR window" que permite a cualquier pagina web móvil incluir RA. Para ofrecer un mejor producto de RA para Web los desarrolladores deben contemplar la creación de tecnologías que faciliten el acceso a audio y video más allá de flujo proveniente de Webcam y micrófonos, algoritmos de rastreo incorporado en el navegador, que ahorran recursos sin embargo requiere que diferentes compañías lo implementen, acceso a información, localización, cámara, dirección, posición del dispositivo, giroscopio, etc. El resto de elementos para el mejor funcionamiento de la RA en la Web ya se encuentran disponibles: HTTP para transporte de datos, HTML/CSS para interfaz de marcado, JavaScript para control y WebGL para rendering en 3D.

4.2.3 Realidad Aumentada Móvil. Esta plataforma de RA permite a los usuarios acceder a diferentes aplicaciones como juegos, aplicaciones de marketing, educación, etc. desde su dispositivo móvil. Las aplicaciones móviles de RA no poseen el desempeño computacional de las basadas en web o de las de escritorio, sin embargo son capaces de ser ejecutadas en dispositivos móviles de Apple y Android.

La realidad aumentada móvil usa servicios basados en localización que proporcionan la posición geográfica de un dispositivo móvil. Entre las mejores aplicaciones para este tipo de plataforma de RA se encuentran Wikitude y Layar.

Los sistemas móviles de RA integran información virtual en el entorno físico de los usuarios sin restricciones en cuanto al lugar y preparación del entorno.

Son requisitos de estos sistemas una plataforma computacional que pueda generar y manipular el contenido virtual, tener la capacidad de procesar información de

168

rastreo y controlar el dispositivo de visualización de RA, una tecnología de visualización capaz para presentar el material virtual en el contexto del mundo real sean dispositivos visualizadores de mano, HMD, etc. El sonido envolvente es usado a menudo para transmitir información de localización y puede ser usado en conjunto con elementos visuales.

También son necesarias tecnologías de registro, que consideren la alineación de los objetos virtuales con los objetos físicos, para este fin se utilizan medios de rastreo de la orientación y posición del usuario. Son necesarias igualmente, tecnologías de interacción que permiten a los usuarios de RA móvil interactuar con el entorno aumentado además de facilitar la comunicación y la colaboración con otros usuarios. Por último son necesarias redes inalámbricas para la comunicación entre dispositivos y las fuentes de información.

Tabla 4.1. Plataforma para aplicaciones de Realidad Aumentada para Escritorio.

Hardware Sistema Tecnología de Herramienta Tecnología relacionada. operativo rastreo o objetivo posicionamiento Computadora Linux Webcam ARToolKit OSG, VRML, OpenGL, personal Mac OS C Windows NyARToolKit Java, C#, ActionScript3, C++, Java 3D, OpenGL osgART C, C++, OSG, Python, LUA, Ruby Windows LinceoVR OpenGL, VRML, ActiveX, HTTP, HDRI Unifeye SDK ActiveX, C++, HTML, JavaScript, VBScript, OSG, VRML, C#, Visual Basic .NET

Elaboración: Alfredo Muñoz

Tabla 4.2. Plataforma para aplicaciones de Realidad Aumentada para Web.

Hardware Sistema Tecnología de Herramienta Tecnología operativo rastreo o relacionada. objetivo posicionamiento Computadora Linux Webcam FLARToolkit ActionScript3,

169

personal Mac OS Away 3D Windows SLARToolKit Matrix3DEX, XAML, XML JSARToolKit HTML5, JavaScript, WebGL, CSS Teléfonos Android JSARToolKit HTML5, JavaScript, Inteligentes iOS WebGL, CSS Tabletas

Elaboración: Alfredo Muñoz.

Tabla 4.3. Plataforma para aplicaciones de Realidad Aumentada Móviles.

Hardware Sistema Tecnología de Herramienta Tecnología operativo rastreo o relacionada. objetivo posicionamiento Teléfonos Android Webcam Metaio Mobile SDK HTML5, Inteligentes JavaScript Tabletas Vuforia HTML5, XML, OpenGL D'Fusion Mobile LUA, OpenGL, Ogre3D andAR C, Java ARToolKit for Mobile C, OpenGL GPS Metaio Mobile SDK HTML5, JavaScript Layar JSON, HTTP Wikitude XML, HTTP, iOS Webcam Metaio Mobile SDK HTML5, JavaScript Vuforia HTML5, XML, OpenGL ARToolKit for Mobile C, OpenGL AR-media™ Plugin for XML Google™ SketchUp™ GPS Metaio Mobile SDK HTML5, JavaScript Layar JSON, HTTP Wikitude XML, HTTP,

Elaboración: Alfredo Muñoz

170

4.3 Aplicaciones Comerciales y de Marketing. 4.3.1 Análisis estadístico del éxito de la Realidad Aumentada en el Ecuador en Marketing

Tabla 4.4 Estadísticos

RA tendría éxito en Ecuador en Marketing Válidos 50 N Perdidos 0 Media 8.92 Mediana 10.00 Moda 10

Elaboración: Alfredo Muñoz

De lo anterior se establece que en promedio las personas encuestadas tienen una visión muy positiva respecto del uso de la RA en marketing en el Ecuador, estando más de la mitad de ellos (56%) completamente convencidos que ese sería el caso.

De los datos obtenidos de la encuesta se puede afirmar que las empresas de marketing en el Ecuador deberían aprovechar la oportunidad de promocionar sus productos y servicios haciendo uso de la tecnología de RA, que la visión favorable por parte de la población les proporciona.

Tabla 4.5 RA tendría éxito en Ecuador en Marketing

Frecuencia Porcentaje Porcentaje Porcentaje válido acumulado 3 1 2.0 2.0 2.0 5 1 2.0 2.0 4.0 6 3 6.0 6.0 10.0 7 2 4.0 4.0 14.0 Válidos 8 9 18.0 18.0 32.0 9 6 12.0 12.0 44.0 10 28 56.0 56.0 100.0 Total 50 100.0 100.0

Elaboración: Alfredo Muñoz.

171

Gráfico 4.1 RA tendría éxito en el Ecuador en Marketing.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

4.3.2 Análisis estadístico de Realidad Aumentada como forma de promoción.

Tabla 4.6 RA es una forma innovadora de promoción.

Frecuencia Porcentaje Porcentaje Porcentaje válido acumulado Muy de acuerdo 30 60.0 60.0 60.0 De acuerdo 15 30.0 30.0 90.0 En desacuerdo 4 8.0 8.0 98.0 Válidos Muy en 1 2.0 2.0 100.0 desacuerdo Total 50 100.0 100.0

Elaboración: Alfredo Muñoz. Al ser consultados si estaban de acuerdo con el enunciado la RA es una forma innovadora de promoción, los encuestados, en un 60% se mostraron muy de acuerdo, seguidos por un 30% que estuvieron de acuerdo, esto da muestra del 172

impacto potencial en los posibles consumidores de bienes y servicios por parte de la publicidad que utilice tecnologías RA. En contraste, apenas el 2% de los encuestados pensaron que la publicidad por medio de RA no era una propuesta innovadora.

Gráfico 4.2 RA es una forma innovadora de promoción.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

4.3.3 Análisis estadístico de es la Realidad Aumentada un factor influyente en la compra de un producto.

Tabla 4.7 Compraría producto anunciado con RA

Frecuencia Porcentaje Porcentaje Porcentaje válido acumulado Muy de acuerdo 17 34.0 34.0 34.0 De acuerdo 20 40.0 40.0 74.0 Válidos En desacuerdo 11 22.0 22.0 96.0 Muy en 2 4.0 4.0 100.0 desacuerdo 173

Total 50 100.0 100.0

Elaboración: Alfredo Muñoz.

Pese a que la mayoría de los encuestados piensa que la RA es una forma innovadora de promoción de productos, ante la afirmación compraría usted productos anunciados por RA, la mayoría de encuestados (40%), no mostró el mismo entusiasmo demostrado anteriormente, solamente estando de acuerdo con el enunciado, sin embargo, el porcentaje de encuestados que estuvieron muy de acuerdo con el enunciado (34%) no estuvo muy lejos del grupo prevalente. En general la mayoría de los encuestados tuvo una visión positiva a la inclinación de compra de un producto que fuese publicitado por medio de RA.

Gráfico 4.3 Compraría producto anunciado con RA.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

174

4.3.4 Análisis estadístico de utilizaría cupones de Realidad Aumentada. Tabla 4.8 Utilizaría cupones RA.

Frecuencia Porcentaje Porcentaje Porcentaje válido acumulado Muy de acuerdo 17 34.0 34.0 34.0 De acuerdo 26 52.0 52.0 86.0 En desacuerdo 6 12.0 12.0 98.0 Válidos Muy en 1 2.0 2.0 100.0 desacuerdo Total 50 100.0 100.0

Elaboración: Alfredo Muñoz. Ante el enunciado: utilizaría cupones de RA la mayoría de los encuestados se mostraron favorables a su uso, 34% de ellos estuvo muy de acuerdo y un 52% de acuerdo en contraste con apenas el 2% de encuestados que se encontraron muy en desacuerdo con el uso de cupones de RA. Siendo mayoritaria la opinión positiva acerca del uso de cupones en forma de RA en el Ecuador, las empresas que oferten bienes o servicios podrían hacer uso de esta tecnología para promocionarse en aplicaciones como Wikitude o Layar. Gráfico 4.4 Utilizaría cupones RA.

175

Elaboración: Alfredo Muñoz.

4.4 Aplicaciones Médicas y de Imagen. 4.4.1 Análisis estadístico del éxito de la Realidad Aumentada en el Ecuador en Medicina.

Tabla 4.9 Estadísticos.

RA tendría éxito en Ecuador en Medicina Válidos 50 N Perdidos 0 Media 7.08 Mediana 8.00 Moda 8

Elaboración: Alfredo Muñoz.

Cuando a las personas encuestadas se les preguntó acerca del éxito que tendría el uso en el Ecuador de la RA en Medicina, la mitad de ellos calificó con un mínimo de 8 al éxito de la RA en Medicina y entre todos los encuestados el promedio de

176

calificación fue de 7.08 por lo que se puede afirmar que existe una visión positiva de los beneficios potenciales del uso de la RA en el medicina en el Ecuador.

Tabla 4.10 RA tendría éxito en Ecuador en Medicina

Frecuencia Porcentaje Porcentaje válido Porcentaje acumulado 0 3 6.0 6.0 6.0 2 3 6.0 6.0 12.0 3 2 4.0 4.0 16.0 5 4 8.0 8.0 24.0 6 3 6.0 6.0 30.0 Válidos 7 2 4.0 4.0 34.0 8 16 32.0 32.0 66.0 9 8 16.0 16.0 82.0 10 9 18.0 18.0 100.0 Total 50 100.0 100.0

Elaboración: Alfredo Muñoz.

Gráfico 4.5 RA tendría éxito en Ecuador en Medicina.

177

Elaboración: Alfredo Muñoz.

4.4.2 Análisis estadístico de Realidad Aumentada en medicina mejora las probabilidades de éxito en las intervenciones quirúrgicas.

Tabla 4.11 RA ayuda en cirugía

Frecuencia Porcentaje Porcentaje Porcentaje válido acumulado Muy de 12 24.0 24.0 24.0 acuerdo Válidos De acuerdo 32 64.0 64.0 88.0 En desacuerdo 6 12.0 12.0 100.0 Total 50 100.0 100.0

Elaboración: Alfredo Muñoz. Del total de encuestados ante la pregunta si la RA influía positivamente en el éxito de las intervenciones quirúrgicas, el 64% de ellos estuvieron de acuerdo con esta afirmación, seguidos por el 24% de ellos que estuvieron muy de acuerdo con el enunciado. En total la percepción positiva de la utilidad de la RA en intervenciones quirúrgicas fue de un 88% entre las personas encuestadas en contraste con apenas el 12% de personas que estuvieron en desacuerdo, esto indica que las percepciones de las personas favorecen el uso de la RA en intervenciones quirúrgicas.

Gráfico 4.6 RA ayuda en cirugía.

178

Elaboración: Alfredo Muñoz.

4.4.3 Análisis estadístico de preferencia del uso de la Realidad Aumentada en el diagnóstico y seguimiento enfermedades.

Tabla 4.12 Me gustaría que los médicos usen RA

Frecuencia Porcentaje Porcentaje Porcentaje válido acumulado Muy de 13 26.0 26.0 26.0 acuerdo Válidos De acuerdo 31 62.0 62.0 88.0 En desacuerdo 6 12.0 12.0 100.0 Total 50 100.0 100.0

Elaboración: Alfredo Muñoz. Luego de ser consultados acerca de su opinión respecto al uso de la RA en el diagnóstico y seguimiento de enfermedades, los encuestados se mostraron mayoritariamente de acuerdo con un 62% y muy de acuerdo con un 26% en

179

contraposición al 12% que estuvieron en desacuerdo. Pese a existir una visión positiva del uso de la RA para el diagnóstico y seguimiento de enfermedades es necesaria la difusión de las bondades de la tecnología para reducir la oposición, aunque pequeña, aun existente, al uso de la RA en medicina.

Gráfico 4.7 Me gustaría que los médicos usen RA.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

4.4.4 Análisis estadístico de la utilidad de la Realidad Aumentada para la tecnología de imagen médica .

Tabla 4.13 RA es útil para la tecnología de imagen médica.

Frecuencia Porcentaje Porcentaje Porcentaje válido acumulado

180

Muy de 17 34.0 34.0 34.0 acuerdo Válidos De acuerdo 29 58.0 58.0 92.0 En desacuerdo 4 8.0 8.0 100.0 Total 50 100.0 100.0

Elaboración: Alfredo Muñoz. Ante la afirmación: la RA es útil para la tecnología de imagen médica, los encuestados favorecieron ampliamente el uso de esta tecnología. El 34% de ellos estuvieron muy de acuerdo y un 58% de acuerdo, sumando un total 92% de personas que reconocieron el potencial de la RA en imagen médica. Un porcentaje tan elevado denota el grado de confianza que esta tecnología avanzada de imagen genera en las personas encuestadas.

Gráfico 4.8 RA es útil para la tecnología de imagen médica.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

181

4.5 Aplicaciones Educativas y de Comunicaciones. 4.5.1 Análisis estadístico del éxito de la Realidad Aumentada en la Educación en el Ecuador.

Tabla 4.14 Estadísticos.

RA tendría éxito en Ecuador en Educación Válidos 50 N Perdidos 0 Media 8.64 Mediana 9.00 Moda 9

Elaboración: Alfredo Muñoz.

Al ser requerida la calificación del éxito de la RA en la Educación en el Ecuador, los encuestados respondieron en promedio con una calificación de 8.64/10, contestando la mitad de ellos con una calificación mayor o igual a 9. Esta calificación implica el reconocimiento del potencial educativo de la RA, y permite colegir el grado de comodidad y aceptación de su uso en aplicaciones educativas en el Ecuador.

Tabla 4.15 RA tendría éxito en Ecuador en Educación.

Frecuencia Porcentaje Porcentaje válido Porcentaje acumulado 5 3 6.0 6.0 6.0 6 2 4.0 4.0 10.0 7 1 2.0 2.0 12.0 Válidos 8 13 26.0 26.0 38.0 9 16 32.0 32.0 70.0 10 15 30.0 30.0 100.0 Total 50 100.0 100.0

Elaboración: Alfredo Muñoz.

Gráfico 4.9 RA tendría éxito en el Ecuador en Educación.

182

Elaboración: Alfredo Muñoz.

4.5.2 Análisis estadístico de la utilidad de los juegos de Realidad Aumentada en el aprendizaje.

Tabla 4.16 Juegos RA pueden educar a niños.

Frecuencia Porcentaje Porcentaje Porcentaje válido acumulado Muy de 25 50.0 50.0 50.0 acuerdo Válidos De acuerdo 25 50.0 50.0 100.0 Total 50 100.0 100.0

Elaboración: Alfredo Muñoz.

La opinión de los encuestados respecto al uso de juegos de RA para el aprendizaje en los niños, no encontró oposición alguna. Estando el 50% de ellos muy de acuerdo y el 50% restante de acuerdo con dicha afirmación, por lo que se puede

183

concluir que el uso de juegos de RA para la educación de niños sería una herramienta educativa altamente valorada y deseable en la educación de niños. Esto presenta una gran oportunidad para empresas de desarrollo de juegos en el país que decidan incursionar en este sector sin olvidar el beneficio educativo que estas aplicaciones tendrían en los niños ecuatorianos.

Gráfico 4.10 Juegos RA pueden educar a niños.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

4.5.3 Análisis estadístico de la efectividad de la Realidad Aumentada en el aprendizaje por entrenamiento.

Tabla RA 4.17 favorece aprendizaje por entrenamiento.

Frecuencia Porcentaje Porcentaje Porcentaje válido acumulado Muy de 24 48.0 48.0 48.0 Válidos acuerdo De acuerdo 23 46.0 46.0 94.0 184

En desacuerdo 3 6.0 6.0 100.0 Total 50 100.0 100.0

Elaboración: Alfredo Muñoz.

Luego de ser consultados acerca de la efectividad de la RA en el aprendizaje por entrenamiento mediante simulación, los encuestados en un 48% se mostraron muy de acuerdo seguidos de un 46% que se encontraron solamente de acuerdo, dando un total de valoraciones positivas del 94%. Esta percepción positiva de la tecnología del uso de la RA en aplicaciones de aprendizaje por entrenamiento y simulación son una muestra de la aceptación y utilidad reconocida por parte de los encuestados, sin embargo los actores principales de estas aplicaciones de la RA en su mayoría serían los sectores que ofrecen servicios de mantenimiento y entrenamiento, en especial mantenimiento de automóviles, aviones, entrenamiento de policías y militares, entrenamiento de estudiantes de medicina, etc.

Grafico 4.11 RA favorece aprendizaje por entrenamiento.

185

Elaboración: Alfredo Muñoz.

4.5.4 Análisis estadístico del impacto de los gráficos de Realidad Aumentada en el aprendizaje .

Tabla 4.18 RA ayuda al entendimiento por sus representaciones gráficas.

Frecuencia Porcentaje Porcentaje Porcentaje válido acumulado Muy de 30 60.0 60.0 60.0 acuerdo Válidos De acuerdo 20 40.0 40.0 100.0 Total 50 100.0 100.0

Elaboración: Alfredo Muñoz. Al ser consultados acerca del impacto de las representaciones gráficas de RA en el aprendizaje, la mayoría de los encuestados, 60%, se mostraron muy de acuerdo con la afirmación, seguidos de un 40% que estuvieron solamente de acuerdo. Al no existir opiniones negativas podemos concluir que todos los encuestados reconocen el beneficio del uso de la RA en la educación por habilidad de presentar información con modelos gráficos tridimensionales, reafirmando los hallazgos anteriores respecto del uso de la RA en aplicaciones educativas.

Gráfico 4.12 RA ayuda al entendimiento por sus representaciones graficas.

186

Elaboración: Alfredo Muñoz.

4.6 Aplicaciones Conductuales y de Comportamiento. 4.6.1 Análisis estadístico del éxito de las aplicaciones conductuales de Realidad Aumentada en el Ecuador.

Tabla 4.19 Estadísticos.

RA tendría éxito en Ecuador en Aplicaciones conductuales Válidos 50 N Perdidos 0 Media 6.22 Mediana 7.00 Moda 7

Elaboración: Alfredo Muñoz.

Luego de ser consultados acerca del éxito en el Ecuador de las aplicaciones conductuales de RA, el promedio de calificación de 6.22/10 obtenido denota que los participantes de la encuesta no tienen una posición positiva muy marcada

187

respecto a las aplicaciones conductuales de RA en el Ecuador, por lo que los beneficios de estas aplicaciones necesitarían de gran difusión para afectar positivamente la opinión de los usuarios.

Tabla 4.20 RA tendría éxito en Ecuador en Aplicaciones conductuales

Frecuencia Porcentaje Porcentaje válido Porcentaje acumulado 0 2 4.0 4.0 4.0 1 1 2.0 2.0 6.0 2 1 2.0 2.0 8.0 3 3 6.0 6.0 14.0 4 1 2.0 2.0 16.0 5 11 22.0 22.0 38.0 Válidos 6 3 6.0 6.0 44.0 7 12 24.0 24.0 68.0 8 9 18.0 18.0 86.0 9 4 8.0 8.0 94.0 10 3 6.0 6.0 100.0 Total 50 100.0 100.0

Elaboración: Alfredo Muñoz.

Grafico 4.13 RA tendría éxito en Ecuador en Aplicaciones conductuales.

188

Elaboración: Alfredo Muñoz.

4.6.2 Análisis estadístico de la utilidad de la Realidad Aumentada en el tratamiento de fobias.

Tabla 4.21 RA ayuda tratamiento fobias.

Frecuencia Porcentaje Porcentaje Porcentaje válido acumulado Muy de 18 36.0 36.0 36.0 acuerdo Válidos De acuerdo 26 52.0 52.0 88.0 En desacuerdo 6 12.0 12.0 100.0 Total 50 100.0 100.0

Elaboración: Alfredo Muñoz.

Respecto a la utilidad de la RA en el tratamiento de fobias en el Ecuador, el 88% de los encuestados tiene una opinión positiva acerca de este tipo de aplicaciones, estando el 52% de ellos de acuerdo seguidos por un 36% que se encuentran muy de

189

acuerdo. Las opiniones negativas totales acerca del enunciado totalizan un 12% de personas que se encuentran en desacuerdo. Al haber una proporción aproximada de 7 a 1 de valoraciones positivas, podemos concluir que entre los encuestados se reconoce el valor de la tecnología en el tratamiento de fobias e implícitamente la aceptación del uso de esta tecnología en el Ecuador.

Gráfico 4.14 RA ayuda al tratamiento de fobias

Elaboración: Alfredo Muñoz.

4.6.3 Análisis estadístico de la confianza que genera la Realidad Aumentada al momento de tomar decisiones.

Tabla 4.22 RA genera confianza para toma de decisiones.

Frecuencia Porcentaje Porcentaje Porcentaje válido acumulado Muy de Válidos 8 16.0 16.0 16.0 acuerdo

190

De acuerdo 37 74.0 74.0 90.0 En desacuerdo 5 10.0 10.0 100.0 Total 50 100.0 100.0

Elaboración: Alfredo Muñoz.

Los encuestados al ser consultados acerca de la confianza que generaría en ellos la RA en el momento de tomar decisiones se mostraron mayoritariamente de acuerdo con un 74% y muy de acuerdo con un 16% sumando un 90% de opiniones positivas. La opinión de los encuestados señala la seguridad de los usuarios respecto de la información obtenida mediante tecnología de RA por lo que se puede esperar el uso de esta tecnología de forma cotidiana para la obtención de información relevante a los usuarios en el Ecuador. Si 9 de 10 encuestados afirman que confían en la información presentada por medio de RA, se abre la posibilidad de aplicaciones comerciales que faciliten información relevante y el acceso a servicios mediante RA gracias a la confianza generada por la información presentada por medio de esta tecnología.

Gráfico 4.15 RA genera confianza para toma de decisiones.

191

Elaboración: Alfredo Muñoz.

4.6.4 Análisis estadístico de la percepción de los ecuatorianos y la Realidad Aumentada en el tratamiento de la ansiedad.

Tabla 4.23 Recomendaría RA para tratamiento de ansiedad

Frecuencia Porcentaje Porcentaje Porcentaje válido acumulado Muy de 14 28.0 28.0 28.0 acuerdo Válidos De acuerdo 27 54.0 54.0 82.0 En desacuerdo 9 18.0 18.0 100.0 Total 50 100.0 100.0

Elaboración: Alfredo Muñoz.

Ante la afirmación: Recomendaría el uso de la RA para el tratamiento de la ansiedad, los consultados favorecieron su uso para esta aplicación en un 82%, separado en un 54% de personas que estuvieron de acuerdo y un 28% de personas

192

que estuvieron muy de acuerdo con la aseveración de manera que las personas encuestadas reconocen el mérito de la RA en aplicaciones conductuales especialmente en el tratamiento de la ansiedad por lo que las entidades o personas involucradas en el ámbito conductual pueden beneficiarse a sí mismos y a sus pacientes con el uso de la RA.

Gráfico 4.16 Recomendaría RA para el tratamiento de la ansiedad.

Elaboración: Alfredo Muñoz.

193

CAPÍTULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

5.1 Conclusiones. Del análisis de los contenidos en los diferentes capítulos respecto al tema planteado para la disertación, se establecen las siguientes conclusiones:

1. La Realidad Aumentada es el resultado de un proceso tecnológico que se origina en experimentos de inmersión multisensorial, que dieron lugar a investigaciones sobre Realidad Artificial y Realidad Virtual, cada una de ellas aportó conocimientos teóricos y sus respectivas aplicaciones tecnológicas para el nacimiento de esta nueva tecnología.

2. Se considera a la Realidad Aumentada como una tecnología avanzada de interfaz entre humanos y computadoras, parte de los ambientes virtuales, que fusiona información generada por computadora con el mundo real, permitiendo al usuario una mayor retroalimentación de su ambiente.

3. La característica más importante dentro de las aplicaciones de Realidad Aumentada es el medio de aumento seleccionado, seguido por el método de rastreo o reconocimiento usado, debido a que determinan las limitaciones del funcionamiento de los sistemas aumentados.

4. La Realidad Aumentada se ha investigado por más de veinte años, su aplicación fuera de los laboratorios se encontraba limitada principalmente por los componentes de hardware necesarios para su funcionamiento, en la actualidad esta barrera ha empezado a desaparecer con dispositivos electrónicos como Teléfonos Inteligentes y Tabletas que cuentan con las características necesarias para su implementación.

5. Adicionalmente, se puede manifestar que su funcionamiento actual se debe al desarrollo tanto de tecnologías de comunicación, en especial la Internet, que facilita la distribución de contenidos, así como también a las

194

tecnologías de localización GPS de especial importancia para el contexto de las aplicaciones móviles de Realidad Aumentada, estos avances han favorecido el crecimiento y el interés por esta tecnología.

6. En la actualidad el desarrollo de aplicaciones de Realidad Aumentada apunta a los entornos móviles, sin embargo, la investigación de aplicaciones estáticas continúa. Entre los esfuerzos recientes enfocados al desarrollo de sistemas de Realidad Aumentada móvil por empresas de renombre se puede mencionar a Google con su Proyecto Glass y en el caso de aplicaciones estáticas a Microsoft con MirageTable,

7. El aumento sensorial de la experiencia, característica fundamental de los sistemas de Realidad Aumentada, añade contexto y dimensión a la información que llega a los usuarios ofreciendo ventajas según su aplicación en diferentes ámbitos como marketing, turismo, medicina, aplicaciones militares entre las más importantes.

8. En la actualidad existen factores que favorecen el desarrollo y la adopción de esta tecnología, en especial el interés comercial de compañías que deseen explotar el creciente mercado de la publicidad móvil y la disponibilidad masiva de dispositivos electrónicos capaces de utilizar Realidad Aumentada, sin embargo aún no existe una tendencia clara en la preferencia de aplicaciones aumentadas por parte de los usuarios.

9. Entre las aplicaciones más populares disponibles para dispositivos móviles se encuentran: Yelp, Wikitude, World Lens, Layar, TagWhat.

10. De acuerdo a los datos recogidos en las encuestas se puede concluir que los ecuatorianos reconocen la potencial utilidad y se muestran favorables al uso de la Realidad Aumentada para aplicaciones de Marketing, como una forma innovadora de promoción de bienes y servicios, que incidiría positivamente en la preferencia de compra de dichos productos por parte de los usuarios.

195

11. De los resultados de la encuesta realizada se puede inferir que las percepciones de los ecuatorianos respecto al uso de la Realidad Aumentada en la medicina es favorable, siendo reconocida su utilidad especialmente en el ámbito de la tecnología de imagen médica, en intervenciones quirúrgicas y en el diagnóstico y seguimiento de enfermedades.

12. Se puede señalar que es reconocida por parte de los usuarios, la utilidad de la aplicación de los sistemas de Realidad Aumentada en la enseñanza en el Ecuador, especialmente, en juegos educativos, como una herramienta altamente valorada y deseable en la educación de los niños. Esta valoración positiva del uso de la Realidad Aumentada se extiende también a la percepción de efectividad de su uso en el aprendizaje por entrenamiento y simulación.

13. Finalmente, en relación al resto de usos consultados en la encuesta, las aplicaciones conductuales y de comportamiento basadas en Realidad Aumentada no generan en las personas el mismo grado de aceptación que su uso en medicina, marketing y educación, sin embargo, la información obtenida por medio de la Realidad Aumentada genera confianza en los usuarios en la toma de decisiones y se reconoce su utilidad en los casos de tratamiento de ansiedad especialmente fobias.

5.2 Recomendaciones.

1. Siendo la Realidad Aumentada una tecnología que ha generado un interés creciente en la sociedad, en especial en países donde la utilización de Teléfonos Inteligentes y Tabletas es común, en el Ecuador, los desarrolladores y consumidores de tecnología deberían prestar atención a los usos y beneficios que puedan obtener de la implementación de esta tecnología. Sectores como la Industria, la Publicidad, la Medicina y la Educación, serían los mayores beneficiados de la aplicación de la Realidad Aumentada en el Ecuador.

196

2. Ante la inminencia de aplicaciones comerciales como Project Glass de Google las empresas ecuatorianas deberían prepararse para la adopción de esta tecnología en sus modelos de negocio para ofrecer a sus consumidores métodos alternativos de acceso a sus servicios, además si las empresas se preparan con anticipación a la llegada de esta tecnología al país, para implantarla cuando se encuentre disponible, mejorarán significativamente la calidad de la experiencia inicial de los usuarios favoreciendo la adopción de la Realidad Aumentada por parte de la sociedad ecuatoriana.

3. Sectores interesados en la aplicación de la Realidad Aumentada en el país, deben buscar espacios públicos como centros comerciales o centros de exposiciones para la promoción de la tecnología. Aplicaciones de Realidad Aumentada Espacial serían ideales para que los usuarios interactúen con la Realidad Aumentada de forma colectiva.

4. Al ser una tecnología nueva en el país, la Realidad Aumentada presenta oportunidades para individuos y empresas de desarrollo, que deseen emprender en el campo del desarrollo de aplicaciones de Realidad Aumentada, especialmente, en el ámbito publicitario y educativo.

5. En el país cada vez son más los usuarios de Teléfono Inteligentes, por lo que la oferta de aplicaciones alternativas para estos dispositivos tiene mayor probabilidad de adopción. Esta condición debe ser aprovechada por el mercado local de desarrollo y servicios.

197

GLOSARIO DE SIGLAS. ARML – Augmented Reality Markup Language.

B2B – Business to Business.

B2C – Business to Consumer.

CDMA – Code Division Multiple Access o Acceso múltiple por división de código.

CDMA2000 – Code Division Multiple Access.

CSB – Corel Script Binary.

DGPS – Sistema de Posicionamiento Global Diferencial.

DOF – Degrees of freedom o Grados de libertad.

DSLR – Digital single-lens reflex.

EVDO – Evolution-Data Optimized o Evolution-Data Only.

FHS – Adobe Flash skin XML.

GPRS – General Packet Radio Service o Servicio general de paquetes vía radio.

GSM – Global System for Mobile Communications, originalmente Groupe Spécial Mobile.

HMD – Head Mounted Display.

HMPD – Head-Mounted Projective Display.

HSCSD – High-Speed Circuit-Switched Data o Sistema de transmisión de datos a alta velocidad mediante circuitos conmutados.

HSDPA – High Speed Downlink Packet Access o Acceso a Paquetes por Enlace Descendente de Alta Velocidad.

HSPA+ – Evolved High-Speed Packet Access. iDEN – Integrated Digital Enhanced Network o Red Mejorada Digital Integrada.

IEEE – Institute of Electrical and Electronics Engineers.

IMT-Advanced – International Mobile Telecommunications Advanced.

IP – Internet Protocol. 198

ITU – International Telecommunication Union.

KML – Keyhole Markup Language.

LCD – Liquid crystal display o Pantalla de cristal líquido.

NFC – Near Field Communication.

OpenGL – Open Graphics Library.

OSB – OpenSG 3D Scene.

OSG – OpenSceneGraph

PC – Personal Computer.

PDA – Personal Digital Assistant.

PHMD – Projection Head Mounted Display.

RA – Realidad Aumentada.

RM – Realidad Mixta.

RV – Realidad Virtual.

SDK – Software development kit.

SPIE – The International Society for Optics and Photonics.

TDMA – Time Division Multiple Access o Acceso múltiple por división de tiempo.

UHF – Ultra High Frequency.

USB – Universal Serial Bus.

VRML 97 – Virtual Reality Modeling Language 97.

WAAS – Wide Area Augmentation System.

W-CDMA – Wideband Code Division Multiple Access.

WiDEN – Wideband Integrated Digital Enhanced Network o Red de Banda Ancha Mejorada Digital Integrada.

Wi-Fi – Wireless Fidelity, describe todos los componentes de red basados en el estándar 802.11 de IEEE.

199

GLOSARIO DE TÉRMINOS TÉCNICOS.

Action Script – Lenguaje de programación de la Plataforma Adobe Flash

Alabeo – rotación de un cuerpo sobre el eje longitudinal.

Cabeceo – rotación de un cuerpo sobre el eje transversal.

Codec – Dispositivo o programa de computadora capaz de codificar y decodificar flujos digitales de datos o señales.

Debugger – Programa de computadora usado para realizar pruebas y encontrar errores en otros programas.

Estereoscópico – referente al aparato óptico en el que, mirando con ambos ojos, se ven dos imágenes de un objeto, que, al fundirse en una, producen una sensación de relieve por estar tomadas con un ángulo diferente para cada ojo.

Firewire – Es un estándar multiplataforma para la entrada y salida de datos en serie a gran velocidad. flare*NFT – Seguimiento de características para web por medio de Flash. flare*tracker – Seguimiento basado en marcadores para web y Flash.

Framework – Abstracción en la que un software de funcionalidad general puede ser cambiado selectivamente por código del usuario.

Frustum – parte de un sólido, normalmente un cono o pirámide que se obtiene al cortarlo con dos planos paralelos.

GmbH – Gesellschaft mit beschränkter Haftung, también conocida con la sigla GmbH, es una forma de sociedad de responsabilidad limitada en el derecho mercantil alemán.

Grados de Libertad – parámetros que definen la configuración de un sistema mecánico. Los grados de libertad de un cuerpo son el número de parámetros independientes que definen el desplazamiento y deformación de un cuerpo.

Guiñada – rotación de un cuerpo sobre el eje vertical.

Interfaz – Conexión física y funcional entre dos aparatos o sistemas independientes.

200

JT/PLMXML – Formato de datos 3D desarrollado por Siemens PLM Software usado para visualización de productos, colaboración e intercambio de datos CAD.

Latencia – En redes informáticas de datos se denomina latencia a la suma de retardos temporales dentro de una red. Un retardo es producido por la demora en la propagación y transmisión de paquetes dentro de la red.

Maya – Software de gráficos por computadora, usado para crear aplicaciones interactivas en 3D.

Multiplexación – combinación de dos o más canales de información en un solo medio de transmisión usando un dispositivo llamado multiplexor.

Panoramio – Sitio web que explora lugares a través de la fotografía que aporta la comunidad.

Pico proyector – Es una tecnología emergente que aplica el uso de proyección de imágenes a un dispositivo de mano. plugins Es un conjunto de componentes de software que añade habilidades específicas a una aplicación de software de mayor tamaño.

Rendering – Se refiere al proceso de generar una imagen a partir de un modelo.

RGB – Descripción de un color hace referencia a la composición del color en términos de la intensidad de los colores primarios con que se forma: el rojo, el verde y el azul.

Silverlight (Microsoft) – Es una estructura para aplicaciones web que agrega funciones multimedia, en forma similar a lo que hace Adobe Flash.

Tableta – es un tipo de computadora portátil, de mayor tamaño que un teléfono inteligente o una PDA, integrado en una pantalla táctil (sencilla o multitáctil) con la que se interactúa primariamente con los dedos o una pluma stylus (pasiva o activa), sin necesidad de teclado físico ni ratón.

Telemanipulación – La manipulación de materiales por mecanismos electrónicos, mecánicos e hidráulicos por un operador humano de forma remota.

201

Telepresencia – se refiere al conjunto de tecnologías que permiten a una persona sentir como si estuviese presente, dar la apariencia de estar presente o posibilitar una acción a través de telerobótica, en un lugar diferente a su verdadera localización.

Transformada de Hough – es un algoritmo empleado en reconocimiento de patrones en imágenes que permite encontrar ciertas formas dentro de una imagen, como líneas, círculos, etc.

Trazado de rayos (raytracing) – Algoritmo para síntesis de imágenes tridimensionales.

Tweet – una publicación hecha en el micro blog Twitter.

Vergencia – Movimiento conjugado de ambos ojos que se mueven de forma sincronizada en direcciones opuestas.

YUV – Define un espacio de color en términos de una componente de luminancia y dos componentes de crominancia.

202

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203

rId=1131215135&_rerunOrigin=google&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0 &_userid=10&md5=8753fc16d7b6fc984c

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204

ANEXOS.

Demostración de la aplicación de tecnología de Realidad Aumentada en Tour de la Pontificia Universidad Católica del Ecuador.

El Tour de RA de la PUCE es una demostración del uso de la tecnología de Realidad Aumentada en una aplicación destinada al mundo real. La aplicación hace uso de tecnologías disponibles al público en general para elaborar un Tour de Realidad Aumentada de la Universidad, el uso de GPS para la obtención de datos de localización geográfica, al igual que las redes 3G para la transmisión de datos permiten, junto con dispositivos portátiles de uso cotidiano (teléfonos inteligentes, tabletas, etc.), el despliegue de una aplicación RA que facilita información referente a distintos puntos de interés dentro de los predios de la Universidad Católica. Esta información consta de datos de localización, al igual que datos de contacto que serán desplegados en forma de gráficos generados por computadora sobre las imágenes capturadas en tiempo real por los dispositivos móviles usados. Gracias al aumento visual, los usuarios del Tour de Realidad Aumentada de la Universidad Católica podrán visualizar información oportuna y dentro del contexto de su localización geográfica dentro de los predios de la Universidad solamente con apuntar la cámara de su dispositivo móvil a un punto de interés para que la información sea desplegada.

La demostración de la aplicación de la Realidad Aumentada en forma de Tour de la Universidad Católica permitirá a los estudiantes conocer mejor su universidad brindando información de contacto útil y bajo demanda. Esta aplicación será especialmente útil cuando se trate de estudiantes de los primeros niveles, como una herramienta de inducción para los estudiantes a los predios de la Universidad Católica, sus servicios y contactos de ser requeridos.

Esta aplicación no solamente es útil para los estudiantes, sino que puede ser usada como un medio para dar a conocer la infraestructura y demás elementos de la universidad a potenciales estudiantes que la visiten. Puede ser útil por su factor llamativo e innovador como una herramienta que permita que los potenciales estudiantes se involucren con el espíritu moderno de la Universidad.

Objetivos de la aplicación de Realidad Aumentada:

• La demostración tecnológica debe brindar a los usuarios una experiencia de la Realidad Aumentada en el entorno geográfico de la PUCE. 205

• La aplicación debe claramente demostrar el aumento de la realidad mediante elementos virtuales. • Debe además aportar con información relacionada a la PUCE: teléfono, dirección, correo electrónico, entre otros. • La aplicación móvil debe ser de acceso público.

Comparación entre navegadores de Realidad Aumentada

Navegador Plataformas Representación Tipo de Método de Acciones en Soporte fuera de datos contenido de Interacción puntos de de línea RA de usuario Interés Wikitude Android, ARML, Basado Imágenes Basados en Información, Soporte fuera BlackBerry, en KML animadas, botones y evento, de línea en iOS, (XML). Audio, Video, eventos mapa, cache Symbian, Transformación automáticos correo Windows de objetos 3D electrónico, Phone 7 llamada

Layar Android, JSON Objetos 2D, Basados en Información, En línea iOS, Objetos 3D, botones y audio, solamente Blackberry Objetos 3D eventos música, 7, Symbian Animados, automáticos video, Audio, Video llamada, correo electrónico, sms, mapa, evento Junaio Android, Basado en XML Imágenes 2D, Basados en Información, En línea iOS 3D, botones y audio, video, solamente Animaciones movimiento mapa, 2D, 3D, Audio, del evento Video dispositivo(hit interacción)

Elaboración: Alfredo Muñoz

Diseño:

Considerando los requerimientos de la demostración tecnológica se planteó la utilización de Wikitude, Layar o Junaio. Luego de examinar reseñas de los tres productos se concluyo que el mejor navegador de RA en la actualidad, por su confiabilidad y aceptación por parte de los usuarios, es el navegador Wikitude. Para la implementación de la demostración se eligió la especificación del lenguaje extensible de marcado ARML (Augmented Reality Markup Language), determinada para la creación de contenidos en la plataforma Wikitude en oposición

206

a la especificación KML debió a que esta carece de etiquetas para contenidos específicos de Realidad Aumentada.

Implementación:

Para la implementación se utilizó Google Earth para determinar las coordenadas geográficas de edificios y otras estructuras dentro de la PUCE.

Con dicha información se procedió a crear un archivo según las especificaciones encontradas en http://www.openarml.org que contenga la información requerida de los puntos de interés seleccionados de la Universidad Católica.

ARML es una especificación que permite a los desarrolladores crear contenido para presentarlo en varios navegadores de Realidad Aumentada. ARML es un subconjunto de KML con un conjunto de etiquetas comunes a varios navegadores RA y etiquetas específicas para Wikitude.

El documento ARML debe ser un XML válido codificado en UTF-8 (8-bit Unicode Transformation Format).

207

Estructura básica de un documento ARML.

Etiquetas: Se describen aquí las principales etiquetas dentro de los documentos ARML.

Los documentos ARML empiezan con una etiqueta raíz kml como lo describe el estándar KML. Describe el contenido ARML Identifica el proveedor de información de manera única.

elemento de que asigna el nombre del contenido a ser desplegado en los menús de configuración y marcadores del navegador. elemento de que facilita información adicional acerca del contenido desplegado. elemento de enlace al proveedor de contenido. elemento de lista de palabras clave separadas por comas que caracterizan a un proveedor de contenidos. elemento de que presenta un logo de 96x96 pixeles en formato PNG. elemento de que presenta un ícono en la vista de cámara de Wikitude para señalar un Punto de Interés (POI) elemento de que nombra el mundo descrito en 20 caracteres. elemento de que contiene el texto de promoción con mayor detalle.

Describe un punto de interés en Wikitude. id atributo que identifica el punto de interés cuando se carga mediante Wikitude.me elemento de que hace referencia al proveedor de contenido.

208

elemento de que despliega el título del Punto de Interés. elemento de que describe al Punto de Interés de forma detallada.

elemento de que permite presentar información exclusiva para el navegador de Wikitude. elemento de que presenta una imagen miniatura para el punto de interés de 64x64 pixeles con formato PNG elemento de que presenta una imagen detallada para el punto de interés con formato PNG. elemento de que permite realizar llamadas directamente al teléfono registrado para el punto de interés. elemento de que contiene la dirección física del Punto de Interés. elemento de que presenta un enlace a la página web que contenga información adicional del Punto de Interés.

Señala la localización del punto de interés. Contiene la localización del punto de interés en el formato longitud, latitud y altitud.

Posteriormente se procedió a subir el archivo a los servidores de Wikitude (http://www.wikitude.me), luego se verificó in situ el correcto despliegue de la información contenida en el código anterior, realizando un tour en las inmediaciones de la Universidad Católica, verificando cada punto de interés y su información correspondiente. Para esto se utilizó un teléfono inteligente Samsung Galaxy S2. Luego de verificar que el código se presentaba de forma correcta en el navegador Wikitude, la capa sobrepuesta del Tour de Realidad Aumentada de la Universidad Católica fue puesta a disposición del público.

Funcionamiento:

Previamente al acceso al Tour de Realidad Aumentada de la Universidad Católica del Ecuador es necesario cumplir con los siguientes requerimientos: contar con un dispositivo móvil con sistema operativo iOS, Android o Blackberry 7 con acceso a la Internet, acelerómetro, GPS, brújula y la descarga del navegador de Realidad Aumentada Wikitude.

Una vez instalada la aplicación los usuarios deben seguir los siguientes pasos:

1. Encontrarse en las inmediaciones de la Universidad Católica con un dispositivo móvil que cumpla los requerimientos antes mencionados. 2. Si no se encuentra activado el sensor GPS, encenderlo para que la aplicación cuente con los datos geográficos necesarios.

209

3. Iniciar la aplicación Wikitude y acceder a la capa del Tour de la Universidad Católica, esto se puede lograr haciendo clic en el ícono de “Around Me” dentro de la etiqueta “Favorites”, o bien buscando la capa usando los términos utilizados en la etiqueta , universidad, católica, cato, quito, puce. 4. Una vez dentro de la capa del Tour de la Universidad Católica, la información contenida en ella puede ser visualizada de dos formas: en vista de mapa y en vista de cámara. Para acceder a la vista de Realidad Aumentada se debe elegir la vista de cámara. 5. A continuación se presentarán íconos sobrepuestos a los distintos puntos de interés almacenados en la capa. Al dar clic sobre estos íconos, una venta presentará la información correspondiente los mismos. 6. Para regresar a la vista de cámara y buscar un punto de interés distinto basta con presionar el botón Regresar, apuntar la cámara hacia otro lugar y elegir entre los puntos de interés disponibles.

Capturas de la aplicación:

210

Código ARML.

El siguiente código cumple con las especificaciones antes descritas y contiene información pública (teléfono, correo electrónico, sitio web, foto) de varios puntos

211

de interés dentro de los predios de la Universidad Católica del Ecuador ubicados en la Av. 12 de Octubre entre Veintimilla y Patria. Este código será interpretado por el navegador de Realidad Aumentada Wikitude. Para facilitar el acceso de dicha información a los estudiantes y visitantes de la Universidad Católica.

El código determina la localización de cada punto de interés y define la información a ser presentada en el navegador Wikitude, los datos seleccionados, según su disponibilidad, fueron: nombre, descripción, localización (coordenadas geográficas), dirección, teléfono, dirección web, fotografía del lugar y dirección de correo electrónico. Estos datos fueron organizados dentro de un archivo ARML usando las etiquetas antes mencionadas.

Capa superpuesta (Wikitude overlay):

Pontificia Universidad Católica del Ecuador

http://i47.tinypic.com/2moectc.png http://i48.tinypic.com/2ic7arr.png PUCE Guía de Realidad Aumentada de las instalaciones de la Pontificia Universidad Católica del Ecuador puce Facultad de Psicología