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13 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
A. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
A continuación se describen una serie de puntos que servirán como
bases teóricas para el completo desarrollo de las variables de estudio de
esta investigación.
1. REALIDAD VIRTUAL
Los primeros indicios de la realidad virtual datan de los años sesenta,
cuando las Fuerzas Aéreas de los Estados Unidos comenzaron a emplear la
simulación para entrenar a sus pilotos. El panorama comenzó a concretarse
en el año de 1968, cuando David Evans e Ivan Southerland (este ultimo,
creador del primer casco visor de realidad virtual en 1966) crean el primer
generador de escenarios con imágenes tridimensionales, datos
almacenados y aceleradores. Así mismo para el año 1.969 la NASA puso
en marcha un programa de investigación orientado a desarrollar
herramientas idóneas para entrenar, con el máximo realismo posible a las
futuras tripulaciones de cosmonautas. Fue para la década de los 70´s que la
realidad virtual se convirtió en el centro de atención para muchos
investigadores que contaban con el respaldo de grandes empresas u
organizaciones como lo fueron; Redifon LTD, General Electric bajo comisión
de la Armada Norteamericana, Evans & Southerland, entre otros. En 1.990
surge la primera compañía comercial de software VR, Sense8, fundada por
Pat Gelband. Este ofrece las primeras herramientas de software para VR,
13
14 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
portables a los sistemas SUN. En esta década (90´s) fueron creados
numerosos software, motores de realidad virtual, lenguajes modeladores de
realidad virtual, haciendo que esta tecnología sea más accesible y
convirtiéndola en lo que muchos entusiastas del área creen que será, la
ultima interfaz hombre-computadora.
REALIDAD VIRTUAL
En el Diccionario de Informática y Computación, editado en 1996, La
Realidad Virtual (RV) es definida como una tecnología que permite a un
usuario, por medio de un sistema de cómputo, crear un entorno que simule
las condiciones de un ambiente real o ficticio, con posibilidad de interactuar
con él, a través de la estimulación de múltiples canales sensoriales. Por otra
parte, tal y como se expresa en la siguiente dirección web
http://www.adi.uam.es/~adarraga/studs/vraut/rv.htm: La RV se conforma
como el nuevo modo de interacción entre el hombre y los ordenadores, con
el objetivo de simular la presencia de las personas en mundos virtuales
sintetizados o remotos. Así mismo se plantean las siguientes definiciones:
Realidad Virtual es el medio ambiente interactivo, tridimensional,
generado por computador, en el cual se sumerge a una persona. Burdea, G.
(1.998), Tecnología de la Realidad Virtual.
Realidad Virtual es la forma en que los humanos visualizan, manipulan e
interactúan con computadores y datos extremadamente complejos. La
15 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
Realidad Virtual es la nueva forma de interacción hombre máquina. Larijani I.
(1.996), Realidad Virtual.
Realidad Virtual, sistema que permite a uno o más usuarios ver, moverse
y reaccionar en un mundo simulado por ordenador o computadora.
Chorafas, D. (1.998), Realidad Virtual La Última Frontera.
De las definiciones anteriormente expuestas, se deduce entonces que la
RV, al igual que la auténtica realidad, proporciona a los sentidos toda la
información necesaria para poder interactuar en un Ciberespacio
conectando unos periféricos de salida a nuestros sentidos. Esta Realidad
Virtual es generada por software que producen una sensación de Realidad
casi pura. Así se consigue ver la realidad en forma Virtual y saturar nuestra
capacidad de admisión de información, lo que da lugar a la ilusión de
autenticidad.
TIPOS DE DESPLIEGUES VISUALES EN LA REALIDAD VIRTUAL:
Para proyectar realidad virtual se utilizan varios métodos, los cuales dan
el grado de realidad al ambiente. Estos varían según su uso de la siguiente
manera:
Lentes LCD Resplandecientes: lentes resplandecientes de despliegue de
cristal líquido (Liquid Crystal Display - LCD) tienen la apariencia de un par de
anteojos. Un fotocensor es montado en estos anteojos de LCD con el único
16 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
propósito de leer una señal de la computadora. Esta señal le dice a los
anteojos de LCD si le permite al lente pasar luz del lado izquierdo o derecho
del lente. Cuando a la luz se le permitió pasar a través del lente izquierdo, la
pantalla de la computadora mostrará el lado izquierdo de la escena, lo cual
corresponde a lo que el usuario verá a través de su ojo izquierdo. Cuando la
luz pasa a través del lente derecho, la escena en la pantalla de la
computadora es una versión ligeramente deslizada hacia la derecha. Los
anteojos se conmutan de uno al otro lente a 60 Hertz, lo cual causa que el
usuario perciba una vista tridimensional continua vía el mecanismo de
paralaje. Los lentes de LCD resplandecientes son ligeros y sin cables, lo
que los hace de fácil utilización. Desgraciadamente, el usuario tiene que
mirar fijamente a la pantalla de la computadora para ver la escena
tridimensional por lo que el campo de vista es limitado al tamaño de la
pantalla, no proporciona un efecto de inmersión.
Despliegues Montados en la Cabeza: Los despliegues montados en la
cabeza colocan una pantalla enfrente de cada ojo del individuo todo el
tiempo. La vista, el segmento del ambiente virtual generado y presentado es
controlado por la orientación de los sensores montados en el "casco". El
movimiento de la cabeza es reconocido por la computadora, y una nueva
perspectiva de la escena es generada. En la mayoría de los casos, un
conjunto de lentes ópticos y espejos son usados para agrandar la vista,
llenar el campo visual y dirigir la escena a los ojos. Cuatro tipos de
17 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
despliegues montados en la cabeza (Head Mounted Displays- HMD) serán
discutidos a continuación:
• Despliegue HMD con LCD: este tipo de HMD usa tecnología LCD para
presentar la escena. Cuando un píxel de cristal líquido es activado, bloquea
el paso de luz a través de él. Miles de estos píxeles son arreglados en una
matriz de dos dimensiones para cada despliegue, los cristales de líquido
bloquean el paso de la luz, para presentar la escena, una luz debe de brillar
desde atrás de la matriz LCD hacía el ojo para proporcionar brillantez para la
escena. El despliegue HMD con LCD es más claro que la mayoría de los
HMDs. Como la mayoría de los HMDs, este proporciona un efecto de
inmersión, pero la resolución y el contraste es bajo. El problema asociado
con la baja resolución es la inhabilidad de identificar objetos y de localizar la
posición exacta de los mismos. Ya que los cristales son polarizados para
controlar el color de un píxel, la polarización real del cristal crea un pequeño
retardo mientras se forma la imagen en la pantalla. Tal retardo puede causar
que el individuo juzgue incorrectamente la posición de los objetos.
• HMD Proyectado: Este tipo de HMD usa cables de fibra óptica para
transmitir la escena a la pantalla, esta es similar a un tubo de rayos
catódicos (CRT) excepto que el fósforo es iluminado por la luz transmitida a
través de los cables de fibra óptica. Idealmente, cada fibra debería de
controlar un píxel. Pero debido a la limitación en el costo y fabricación, cada
fibra controla una celda con varios píxeles. El HMD proyectado proporciona
18 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
mejor resolución y contraste que el despliegue de LCD. Este HMD es
también de peso ligero. Más alta resolución y contraste significa que el
individuo es capaz de ver una imagen con mayor detalle. La desventaja de
este tipo de HMD es que es caro y difícil de fabricar.
• El HMD con CRT Pequeño: usa dos CRTs que son posicionados sobre el
lado del HMD. Se usan espejos para dirigir la escena al ojo del individuo. A
diferencia del HMD proyectado donde el fósforo es iluminado por cables de
fibras ópticas, aquí el fósforo es iluminado por un rayo de electrones como
es usual.
• El HMD con LED de Columna Única: usa una columna de 280 LEDs, un
espejo oscila en sentido opuesto de los LEDSs, reflejando la imagen a los
ojos del usuario. Los LEDs son actualizados 720 veces por oscilación del
espejo. Como la columna de LED se actualiza para cada columna de la
pantalla virtual, el espejo redirige la luz al ojo del individuo, una columna a la
vez, para formar la imagen de la pantalla virtual entera. Los HMDs con LED
de columna única permiten al usuario interactuar con un mundo virtual y un
mundo real simultáneamente. Este tipo de despliegue puede ser usado para
crear una pantalla virtual que parece flotar en el mundo real. Uno de los
problemas más comunes es que el cable conectando al HMD y a una
computadora restringe la movilidad del usuario, este solo puede moverse tan
lejos como el cable lo permite. Si el cable no es propiamente manejado, el
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usuario puede pisarlo o enredarse en él. Además, la conmutación frecuente
entre un mundo virtual y el mundo real es tedioso y cansado.
Monitor Omni-direccional Binocular (Binocular Omni-Orientation Monitor-
BOOM):
El monitor omni-direccional binocular es montado sobre un brazo
mecánico articulado con sensores de posicionamiento localizados en las
articulaciones. Un contrapeso es usado para estabilizar el monitor, así que
cuando el usuario libera el monitor, este permanece en su lugar, por otro
lado para ver el ambiente virtual, el usuario debe sostener el monitor y poner
su cara enfrente de este, la computadora generará una escena apropiada
basada en la posición y orientación de las articulaciones del brazo mecánico.
Algunos de los problemas asociados con los HMDs pueden ser resueltos
mediante el uso de un despliegue BOOM. El usuario no tiene que vestir un
despliegue BOOM como en el caso del HMD. Esto significa que cruzar la
frontera entre un mundo virtual y el mundo real es cosa de mover sus ojos
lejos del BOOM.
AUDIO 3-D:
La principal área de investigación en audio es la simulación del sonido
original. "Ha sido demostrado que usar sonido para proporcionar información
alternativa o suplementaria a un usuario de computadora puede
20 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
grandemente aumentar la cantidad de información que ellos pueden ingerir"
http://www.nicosio.com/. Esto no es menos verdadero en el mundo virtual.
Adicional a una salida visual, un mundo completo virtual debe incorporar un
campo de sonido tridimensional que refleje las condiciones modeladas en el
ambiente virtual. Este campo de sonido tiene que reaccionar a paredes,
fuentes múltiples de sonidos, y ruido de fondo así como la ausencia de ellos.
Esto requiere una potencia y una velocidad computacional muy grande ya
que el escuchar es un sistema complejo el cual usa la forma del oído exterior
y retardos de microsegundos en el arribo del sonido a los dos oídos para
determinar la posición y la ubicación de la fuente del sonido. Para simular un
ambiente de sonido virtual, una computadora debe primero determinar la
posición de la fuente relativa al oyente. También debe calcular los efectos
del ambiente. El principal problema al producir sonido es que es imposible
repetir el sonido previamente grabado de manera que mueva un sonido
desde detrás del usuario al frente del mismo cuando el usuario gira su
cabeza. Crystal River Engineering (http://www.cre.com/) ha desarrollado un
proceso para producir un sonido tal que se parece a uno que viene de una
dirección en particular, ya que estos sonidos son calculados y producidos en
tiempo real, no hay problema si queremos repetirlos.
La evolución de sonidos 3D inicia con el sonido monofónico "Mono", la
palabra en latín que significa "uno", envía una señal a cada bocina. El sonido
21 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
estereofónico logra que el sonido parezca como si viniera de cualquier parte
de entre las dos bocinas. Esto es realizado retrasando las señales entre las
dos bocinas por unos pocos microsegundos. Mientras más pequeño es el
retardo, la fuente parece estar localizada más cercana al centro. El sonido
ambiental, usado en muchos teatros, usa la idea de estéreo, pero con más
bocinas. Los retardos se pueden poner de tal manera que el sonido pueda
parecer moverse desde detrás del oyente al frente del mismo. Un problema
con este sistema es que por ejemplo que el sonido de un avión despegando
detrás del oyente aparecerá ir por el codo en vez de sobre su cabeza. Una
solución al problema de crear un campo de sonido tridimensional viene de la
producción de sonido el cual es sintonizado a la cabeza de un individuo.
Cuando el sonido alcanza el oído externo, este dobla el frente de la onda
del sonido y conduce este al canal del oído. El sonido que realmente alcanza
el tambor del oído es diferente para cada persona. Para resolver este
problema de personalización, la computadora debe de crear un sonido que
sea diseñado para adecuarse a un usuario en particular. Esto se logra al
colocar un micrófono pequeño dentro del canal del oído, para crear sonidos
de referencia de varias ubicaciones alrededor del oyente. Entonces la
computadora resuelve un conjunto de relaciones matemáticas que describen
como el sonido es cambiado dentro del canal del oído. Estas relaciones
matemáticas se denominan Funciones de Transferencia Relacionadas
(Related Transfer Functions HRTFs). Las medidas que provienen de las
22 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
HRTFs no pueden simular exactamente el ambiente acústico cuando son
usadas por sí solas. El problema yace en tratar de hacer medidas no
invasivas. Cuando el micrófono está colocado en el canal del oído, este
cambia la pista acústica, por lo tanto cambiando el HRTF. También, este
método no intenta tomar en consideración el oído medio o interno.
El Sonido Realista
Una carga computacional pesada es la producción de sonido de fondo,
siendo muy importante, si la persona en el ambiente virtual desea estar
inmersa en un mundo "creíble". Sin embargo, ya que el ruido es de fondo,
este no necesita tomar ventaja de la tecnología de sonido 3D. En el mundo
real, una persona puede escuchar sonidos del fondo. Esta habilidad es
comúnmente llamada "el efecto de una fiesta coctail", porque es la habilidad
de una persona para enfocar diferentes conversaciones del ruido de fondo.
Esto puede hacerse solamente en un campo acústico de 3D y un ruido de
fondo en un mundo virtual no usa un campo 3D. Algunos investigadores
sugieren el uso de sonidos pregrabados así que toda la potencia
computacional se dedica a determinar la posición y dirección de la fuente.
Esto, sin embargo, no puede trabajar en un campo de sonido de 3D. No
obstante los sonidos pueden ser exactamente colocados en un campo de
sonido 3D, el oyente no puede interactuar con el medio ambiente, ellos
pueden solamente observarlo. En un campo acústico de 3D escuchado a
23 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
través de audífonos, cuando el oyente se da la vuelta, los sonidos que
estaban detrás de él deberían ahora estar enfrente. Sin embargo, con
métodos de pregrabar/repetir, los sonidos que estaban detrás del individuo
están todavía detrás del oyente aunque se haya dado la vuelta. Un ambiente
con sonido realista tiene un gran potencial de ser una interfaz para
discapacitados auditivos o gente ciega. Por ejemplo, un ambiente virtual
puede ser creado donde los objetos en este son una aplicación de software.
Entonces los usuarios pueden aprender los caminos alrededor del ambiente,
muy parecido a la manera como ellos aprenden su camino de la casa a la
tienda sin necesidad de ver.
LA RETROALIMENTACIÓN TÁCTIL Y DE FUERZA:
Una de las grandes quejas acerca de los mejores paquetes de ambientes
virtuales es la "falta de tangibilidad". No obstante el área de
retroalimentación táctil es joven, ha producido algunos resultados
impresionantes. Estas soluciones son criticadas a continuación. No hay una
interfaz única actualmente construida que simulará las interacciones de
forma, textura, temperatura, firmeza y fuerza. Ser capaz de producir una
interfaz realista significa tener que producir retroalimentación táctil y de
fuerza para corresponder a los objetos en el mundo virtual. El Dr. Fred
Brooks de la Universidad del Norte de Carolina en Chapel Hill es famoso por
haber introducido el problema de "golpes de espinilla". Este problema fue
24 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
referido originalmente a la modelación de un submarino: ¿Cómo hacerle
saber a la persona cuando él golpea su espinilla con un tubo que obstaculiza
su camino?.
Las paredes deberían de parar a alguien en vez de permitirle pasar a
través de ella y los tubos deberían de golpear a un usuario en la espinilla. La
retroalimentación táctil trata la manera de cómo un objeto virtual siente. La
temperatura, el tamaño, la forma, la firmeza y la textura son algunas de las
piezas de información adquiridas a través del sentido del tacto.
LA RETROALIMENTACIÓN DE FUERZA
Hay varios tipos de dispositivos que permiten a un usuario sentir ciertos
aspectos del ambiente virtual estos son:
• Plataformas de Movimiento
La plataforma de movimiento fue originalmente diseñada para usarse en
simuladores de vuelo para entrenar pilotos. Una plataforma es fijada a un
conjunto de brazos hidráulicos. De acuerdo al cambio del movimiento del
despliegue visual, la plataforma se inclina y se mueve en una trayectoria
sincronizada para dar al usuario un "sentimiento" de que en realidad está
volando. Sin embargo, esta plataforma tiene serias limitaciones en su rango
de movimiento.
25 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
• Guantes
Para la interacción con pequeños objetos en un mundo virtual, el usuario
puede usar uno de varios guantes diseñados para dar retroalimentación
sobre las características del objeto. Esto se puede lograr a través de
pistones neumáticos los cuales están montados sobre la palma del guante,
así como en Rutgers Master II (ver http://www.caip.rutgers.edu-
dgomez/rm2.html). Cuando un objeto virtual es colocado en la mano virtual,
la mano verdadera del usuario puede realmente cerrarse alrededor del
objeto. Cuando los dedos encontraran resistencia con el objeto en la
realidad, la presión en los pistones se aumenta, dando la sensación de la
resistencia del objeto virtual.
• Dermatoesqueletos
Los dermatoesqueletos también son empleados para simular la
resistencia de objetos en un mundo virtual, son básicamente un brazo
robótico amarrado a una persona. En la Universidad de Utah, los
investigadores han desarrollado un brazo robótico el cual tiene 10 grados de
libertad (para ver una fotografía, visita http://www.cs.utah.edu/-jmh/sda-
master-tom.gif). El robot continuamente actualiza la fuerza a cada una de
sus diez articulaciones, dando la ilusión de que el brazo de 50 libras no pesa
en lo absoluto. No obstante, cuando el operador toca algo, las fuerzas
virtuales se convierten en fuerzas reales que se sienten a través del
26 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
dermatoesqueleto. Esto haría que el brazo del operador se pare cuando
pegue o toque con una pared virtual o sienta el peso de un objeto virtual.
• Mayordomos
Es un robot que básicamente se entromete en el camino cuando intentas
moverte a través de un objeto, si el usuario extiende su mano para tocar una
pared, un escritorio, o cualquier otro objeto virtual, el robot mayordomo
pondrá un objeto real en el lugar donde el objeto virtual supuestamente está.
El mayor inconveniente de este robot es que solo puede presenciar estas
propiedades para un sólo punto a la vez. El robot mayordomo bajo desarrollo
puede dar la impresión de rigidez y viscosidad, pero no puede presentar la
información necesitada por un humano para conocer como se siente el
objeto, la temperatura y la textura son totalmente desconocidos al usuario.
TEXTURA:
La textura de una superficie es probablemente la característica más difícil
de simular en una retroalimentación tangible. El intento documentado más
allegado a lograr esto es el sistema Sandpaper (papel de lijar). Este sistema,
desarrollado por un grupo de investigación el cual incluye miembros del MIT
y de la UNC, puede simular con exactitud varios grados diferentes de papel
de lijar. Otros sistemas, tal como el Teletact Commander, que usa
cualquiera, bolsas llenadas por aire sembradas dentro de un globo, o
27 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
traductores piezo-eléctricos para proporcionar la sensación de presión o
vibraciones. Estos sistemas tienen problemas con la poca confiabilidad de
los compresores y la interferencia entre los campos electromagnéticos de los
tranductores piezo-eléctricos y el campo electromagnético usado por un
sistema posicionador Polhemus. Cualquier intento de modelar la textura de
caras enfrenta tremendos retos debido a la manera como el sistema haptico
funciona. Hay varios tipos de nervios los cuales sirven para diferentes
funciones, incluyendo: sensores de temperatura, sensores de presión,
sensores de presión de variación rápida, sensores para detectar la fuerza
ejercida por músculos y sensores para detectar el movimiento del cabello
sobre la piel. Todos estos factores humanos deben de ser tomados en
consideración cuando se intenta desarrollar una interfase táctil humano-
máquina.
NAVEGACIÓN:
Cuando se habla de la navegación, es para referirse a la manera que se
realizará la transición de un lugar a otro dentro de un sistema. En una
aplicación que involucra la realidad virtual, se debe tomar en cuenta que
para mantener una simulación de un entorno este debe ofrecer la ilusión de
movimiento, y el principal problema de esto es; cómo hacer que el sistema
sepa la ubicación del usuario. Para ello existen diferentes dispositivos que
informan a la computadora la posición exacta:
28 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
Dispositivos de Posicionamiento
El propósito de un dispositivo de posicionamiento es determinar las
posiciones x, y, z y la orientación (yaw, pitch y roll) de alguna parte del
cuerpo del usuario en referencia a un punto fijo. La mayoría de los tipos de
dispositivos de interacción de realidad virtual tendrán un posicionador en
ellos. Los HMDs necesitan un posicionador para que la vista pueda ser
actualizada para la orientación actual de la cabeza del usuario. Los guantes
de datos (data gloves) y las palancas de mando (joysticks) de vuelo
usualmente tienen posicionadores de tal manera que el icono de la "mano"
seguirá los cambios de posición y orientación de la mano real del usuario.
Los trajes de datos de cuerpo completo tendrán varios posicionadores en
ellos de tal manera que los pies, la cintura, las manos y la cabeza virtuales
estén todos esclavizados al usuario humano.
Cuando diseñamos o evaluamos un sistema de realidad virtual que
recibirá información de un posicionador, es importante poner atención a la
latencia (retardo), tasa de actualización, resolución y exactitud del sistema
posicionador. La latencia es el "retardo entre el cambio de la posición y
orientación del objetivo siendo seguido y el reporte del cambio a la
computadora". Si la latencia es más grande que 50 milisegundos, ello será
notado por el usuario y posiblemente puede causar nausea o vértigo. La
tasa de actualización es la tasa a la cual el posicionador reporta datos a la
computadora y está típicamente entre 30 y 60 actualizaciones por segundo.
29 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
La resolución dependerá del tipo de posicionador usado y la exactitud
usualmente disminuirá cuando el usuario aleja del punto de referencia fijo.
Los dispositivos de posicionamiento de seis grados de libertad vienen en
varios tipos básicos de tecnología: mecánica, electromagnética, ultrasónica,
infrarroja e inercial.
• Posicionadores Mecánicos
Un dispositivo mecánico es similar a un brazo de robot y consiste de una
estructura articulada con eslabones rígidos, una base de soporte y un
"órgano terminal activo" el cual es sujetado a la parte del cuerpo siendo
posicionada, frecuentemente a la mano. Este tipo de posicionador es rápido,
exacto y no es susceptible al temblor de la mano. Sin embargo, también
tiende a afectar el movimiento del usuario, tiene un área restringida de
operación y el problema técnico de posicionamiento de la cabeza y las dos
manos simultáneamente es aún difícil.
• Posicionadores Electromagnéticos
Un posicionador electromagnético permite que varias partes del cuerpo
sean posicionadas simultáneamente y funcionará correctamente si los
objetos vienen entre la fuente y el detector. En este tipo de posicionador, la
fuente produce tres campos electromagnéticos cada uno de los cuales es
perpendicular a los otros. El detector sobre el cuerpo del usuario entonces
mide la atención del campo (la fuerza y dirección del campo
30 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
electromagnético) y envía esta información de regreso a la computadora. La
computadora triangula la distancia y la orientación de los tres ejes
perpendiculares en el detector relativos a los tres campos electromagnéticos
producidos por la fuente. Los posicionadores electromagnéticos son
populares, pero son inexactos. Ellos sufren de problemas de latencia, de
distorsión de datos y pueden ser inutilizados por grandes cantidades de
metal en el entorno del área de trabajo o por otros campos
electromagnéticos, tales como aquellos de otras piezas de grandes equipos
de computo. Adicionalmente el detector debe de estar dentro de un rango
restringido desde la fuente o no será capaz de regresar información precisa,
de tal manera que el usuario tiene un volumen de trabajo limitado.
• Posicionadores Ultrasónicos
Los dispositivos posicionadores ultrasónicos consisten en tres emisores
de ondas sonoras de alta frecuencia en una formación rígida que forman la
fuente para tres receptores que también están en un arreglo rígido en el
usuario. Existen dos formas para calcular la posición y la orientación
utilizando posicionadores acústicos. A la primera forma se le llama "la fase
coherente". La posición y la orientación son detectadas calculando la
diferencia en las fases de las ondas sonoras que alcanzan a los receptores
desde los emisores comparadas a las ondas sonoras producidas por el
receptor. "Mientras que la distancia que viaja el objetivo sea menor que una
longitud de onda entre actualizaciones, el sistema puede actualizar la
31 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
posición del objetivo". El segundo método es el "tiempo-de-vuelo", el cual
mide el tiempo en que el sonido, emitido por los transmisores en momentos
conocidos, alcanza los sensores. Solamente se necesita un transmisor para
calcular la posición, pero el cálculo de la orientación requiere encontrar las
diferencias entre los tres sensores. A diferencia de los posicionadores
electromagnéticos que son afectados por grandes cantidades de metal, los
posicionadores ultrasónicos no tienen este problema. De cualquier modo, los
posicionadores ultrasónicos también tienen un volumen restringido de
trabajo y, peor, deben tener una línea-de-vista directa desde el emisor al
detector. Los posicionadores de tiempo-de-vuelo usualmente tienen una baja
tasa de actualización, y los posicionadores de fase-coherente son sujetos a
la acumulación de errores en el tiempo. Adicionalmente, ambos tipos son
afectados por cambios de temperatura y presión y el nivel de humedad del
ambiente de trabajo.
• Posicionadores Infrarrojos
Los posicionadores (ópticos) infrarrojos usan emisores fijos en un arreglo
rígido mientras que las cámaras o "celdas cuadradas" reciben la luz IR. Para
fijar la ubicación del posicionador, una computadora debe triangular una
posición basada en los datos de las cámaras. Este tipo de posicionador no
es afectado por grandes cantidades de metal, tiene una tasa alta de
actualización y una baja latencia. Sin embargo, los emisores deben estar
directamente en la línea de visión de las cámaras o celdas cuadradas.
32 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
Adicionalmente, cualesquier otras fuentes de luz infrarroja, alta intensidad de
luz u otro brillo afectará el grado de correctitud de la medida.
• Posicionadores Inerciales
Finalmente, hay varios tipos de dispositivos posicionadores inerciales los
cuales permiten al usuario moverse alrededor de un comparativamente
grande volumen de trabajo ya que no hay un hardware o cable entre una
computadora y el posicionador. Los posicionadores inerciales aplican el
principio de conservación del momento angular. Los giroscopios miniatura
pueden ser sujetados a los HMDs, pero tienden a salir de cauce (hasta 10
grados por minuto) y ser sensitivos a vibración. Si el seguimiento de posición
es deseado, un tipo adicional de seguimiento debe de ser usado. Los
acelerómetros son otra opción, pero ellos también tienden a salir de cauce y
su salida es distorsionada por el campo de gravedad.
CLASIFICACIÓN DE LA REALIDAD VIRTUAL:
La realidad virtual se clasifica según el nivel de estimulación de los
sentidos pues son estos los que dan el grado de realidad al ambiente. De
esta manera la categorización es la siguiente:
• LA REALIDAD VIRTUAL INMERSIVA:
Le permite al usuario tener la sensación de sumergirse en un mundo
creado por computador, a través de la estimulación de los sentidos. Los
33 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
métodos inmersivos de la realidad virtual con frecuencia se ligan a un
ambiente tridimensional creado por computadora el cual se manipula a
través de cascos, guantes u otros dispositivos que capturan la posición y
rotación de diferentes partes del cuerpo humano. Las características que
rigen la realidad virtual inmersiva son:
a) Deben ser inmersiva: Es el sentido tridimensional del mundo virtual.
“Cuando entramos en estos universos tenemos que penetrarlos sin que haya
ninguna discontinuidad. Las imágenes no pueden deformarse y es preciso
que siempre exista la misma secuencia sin importar la perspectiva de donde
las veamos. Si la inmersividad no están bien lograda se producen mareos”
explica el profesor de la Universidad Central de Venezuela Gonzalo Vélez
Jahn en un artículo publicado en http://www.lared.com en 1996.
b) Es necesaria la interacción: Los datos que se encuentran en los
mundos virtuales tienen que ser capaces de reaccionar ante la manipulación
por parte del usuario. Este esquema de “feed-back” definiría la posibilidad de
que el navegador pueda solicitar información a una persona en un mundo
virtual.
c) Multisensorialidad: Es la integración de sonidos, imágenes y tacto de
forma armónica, de manera que se estimulen los sentidos y mejorar el efecto
deseado.
34 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
• LA REALIDAD VIRTUAL NO INMERSIVA:
Este tipo de realidad no utiliza los dispositivos como guantes, cascos de
realidad virtual u otros dispositivos especializados, por el contrario se
necesita solo los dispositivos tradicionales como el monitor, teclado y ratón.
Utiliza medios como el que actualmente nos ofrece Internet en el cual
podemos interactuar a tiempo real con diferentes personas en espacios y
ambientes que en realidad no existen sin la necesidad de dispositivos
adicionales a la computadora. Es así como de la realidad virtual no
inmersiva nace otro tipo de sistema; los Ambientes Virtuales. La realidad
virtual no inmersiva ofrece un nuevo mundo a través de una ventana de
escritorio. Este enfoque no inmersivo tiene varias ventajas sobre el enfoque
inmersivo como: bajo costo y fácil y rápida aceptación de los usurarios.
2. AMBIENTES VIRTUALES (A.V.):
Un ambiente virtual es una aplicación para computadora que le permite al
usuario navegar e interactuar con un ambiente tridimensional en tiempo real.
Los A.V. van más allá de los gráficos interactivos en tercera dimensión,
ofreciéndole al usuario un grado de inmersión y de una presencia dentro del
ambiente, a través de un agente que lo representa y que se comporta tal
cual como una persona en circunstancias similares en la vida real. El
objetivo principal de la tecnología de los sistemas virtuales es proveer al
usuario de una interacción con el ambiente programado por medio de las
35 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
capacidades sensoriales del ser humano. Las principales áreas de
desarrollo para los sistemas virtuales han sido la acústica y la visual; dentro
de esta última existe una gran cantidad de equipos de alta tecnología como
lo son el casco de realidad virtual, monitores tridimensionales, proyectores
estereoscópicos, lentes para realidad virtual, entre otros. En este mismo
sentido, existe una gran cantidad de equipos con sensores que permiten
captar el movimiento de las manos, y generar sensación de calor, dolor, frío,
en el usuario por medio de guantes y trajes de datos conectados al
computador.
Gradeck J. (1.996, Realidad Virtual) destaca lo siguiente; Un A.V. consta
de tres componentes: un sistema de computador que genera los A.V., uno o
más operadores humanos y una interfaz que permite la interacción de los
usuarios con el A.V Estos componentes permiten clasificar los A.V. en
varios niveles:
a) Generación del Ambiente Virtual: con este criterio pueden distinguirse
dos tipos de sistemas: los sistemas en los cuales las leyes de la física no se
obedecen o se alteran, y los sistemas que simulan el mundo real siguiendo
las leyes de la física.
b) Interacción: en este caso se pueden distinguir varios niveles de
acuerdo a la comunicación que se efectúa entre el sistema de computador y
los usuarios. El nivel más simple es aquel en el cual el usuario sólo es un
36 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
observador pasivo y no tiene control sobre los elementos del mundo. El
segundo nivel de interacción permite que el usuario tenga control sobre los
elementos del mundo, pero cada elemento sólo ve las acciones que un único
usuario realiza sobre él. En un tercer nivel, los usuarios pueden colaborar
entre sí para lograr cumplir una tarea, es decir, varios usuarios pueden
modificar los elementos del mundo simultáneamente.
c) Interfaz de Usuario: la interfaz de usuario puede ser dirigida por
comandos, utilizando texto (teclado) o la voz; puede ser dirigida por
manipulación directa, es decir, utilizando un localizador 2D (ratón), un
localizador 3D inmersivo (Head Mounted Display) o no inmersivo
(exoesqueleto). El propósito de la interfaz de usuario es apoyar la actividad
humana para que las tareas se realicen con menos errores, mayor calidad y
alto rendimiento.
3. AMBIENTES VIRTUALES DISTRIBUIDOS (A.V.D.):
Es un sistema en el cual sus usuarios pueden interactuar al mismo
tiempo en un espacio virtual compartido, conectados a través de una red. Un
A.V.D. ideal es aquel en el cual la ínter conectividad del ambiente es
transparente para el usuario. Un A.V.D. puede analizarse desde dos puntos
de vista: desde el punto de vista perceptual, un ambiente virtual distribuido
es un conjunto de hiperenlaces, espacios tridimensionales o “mundos”,
sonidos y video que se representan a través de un conjunto de entidades. El
37 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
segundo punto de vista es el de la implementación, en el cual cada “mundo”
es compartido por un número de agentes, los cuales interactúan a través de
algún medio de comunicación, de acuerdo al protocolo usado por el A.V.D.
(Quintero, 98). Un A.V.D. es considerado como un espacio de información
compartido, en el cual los usuarios pueden independientemente construir su
propio ambiente tridimensional, basado en el orden en que se selecciona
cada uno de los nodos o subambientes que desea visitar.
4. INTERFACES DE USUARIO:
La interfaz de usuario es un conjunto de elementos hardware y software
de un ordenador que presentan información al usuario y le permiten
interactuar con la información y con el ordenador. La interfaz incluye el
hardware que forma el sistema, como el teclado, un dispositivo apuntador tal
como un ratón, joystick o trackball, la UCP y el monitor. Los componentes de
software son los elementos que el usuario ve, oye, a los que apunta o toca
en la pantalla para interactuar con el ordenador, así como la información con
la que trabaja. También se puede considerar parte de la interfaz la
documentación (manuales, ayuda, referencia, tutoriales) que acompaña al
hardware y al software. El diseño de una interfaz es fundamental para el
éxito de un programa. Un buen programa con una pobre interfaz tendrá una
mala imagen, y al contrario, una buena interfaz puede realzar un programa
mediocre. Los objetivos de los usuarios son muy variables; incluso un
usuario puede cambiar su objetivo cuando realiza una misma tarea.
38 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
Los programas son usados por usuarios con distintos niveles de
conocimientos (desde novatos hasta expertos). Así pues, no existe una
interfaz válida para todos los usuarios y todas las tareas. Debe permitirse
libertad al usuario para que elija el modo de interacción que más se adecue
a sus objetivos en cada momento. La mayoría de los programas y sistemas
operativos ofrecen varias formas de interacción al usuario.
MODELOS DE INTERFAZ DE USUARIO:
Existen tres puntos de vista distintos en una interfaz de usuario: el del
usuario, el del programador y el del diseñador. Cada uno tiene un modelo
mental propio de la interfaz, que contiene los conceptos y expectativas
acerca de la interfaz, desarrollados a través de su experiencia. El modelo
permite, entre otras cosas, explicar o predecir comportamientos del sistema
y tomar las decisiones adecuadas para modificar el mismo. Los modelos
subyacen en la interacción con los ordenadores, de ahí su importancia.
Modelo del usuario.
El usuario tiene su visión personal del sistema, y espera que éste se
comporte de una cierta forma, que se puede conocer estudiando al usuario
(realizando tests de usabilidad, entrevistas, o a través de una
realimentación). Una interfaz debe facilitar el proceso de crear un modelo
mental efectivo. Para ello son de gran utilidad las metáforas, que asocian un
39 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
dominio nuevo a uno ya conocido por el usuario, las metáforas constituyen
una ayuda, relacionando el sistema con algo ya conocido por el usuario.
Modelo del programador.
Es el más fácil de visualizar, al poderse especificar formalmente. Está
constituido por los objetos que manipula el programador, distintos de los que
trata el usuario (ejemplo: base de datos - agenda telefónica). Estos objetos
deben esconderse del usuario. Los conocimientos del programador incluyen
la plataforma de desarrollo, el sistema operativo, las herramientas de
desarrollo, especificaciones. Sin embargo, esto no significa necesariamente
que tenga la habilidad de proporcionar al usuario los modelos y metáforas
más adecuadas. Muchos no consideran el modelo del usuario del programa,
y sí sus propias expectativas acerca de cómo trabaja el ordenador.
Modelo del diseñador.
El diseñador mezcla las necesidades, ideas, deseos del usuario y los
materiales de que dispone el programador para diseñar un producto de
software, es pues, un intermediario entre ambos. El modelo del diseñador
describe los objetos que utiliza el usuario, su presentación al mismo y las
técnicas de interacción para su manipulación. El modelo consta de tres
partes: presentación, interacción y relaciones entre los objetos:
40 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
La presentación es lo que primero capta la atención del usuario, pero
más tarde pasa a un segundo plano, y adquiere más importancia cómo el
producto cumple las expectativas del usuario. La presentación no es lo más
relevante, y un abuso en la misma (por ejemplo, en el color) puede ser
contraproducente, distrayendo al usuario. La segunda parte define las
técnicas de interacción del usuario, a través de diversos dispositivos. La
tercera es la más importante, y es donde el diseñador determina la metáfora
adecuada que encaja con el modelo mental del usuario. El modelo debe
comenzar por esta parte e ir hacia arriba. Una vez definida la metáfora y los
objetos de la interfaz, los aspectos visuales saldrán de una manera lógica y
fácil. Estos modelos deben estar claros para los participantes en el
desarrollo de un producto, de forma que se consiga una interfaz atractiva y a
la vez efectiva para el trabajo con el programa. Una interfaz no es
simplemente una cara bonita; esto puede impresionar a primera vista, pero
decepcionar a la larga. Lo realmente importante es que el programa se
adapte bien al modelo del usuario, cosa que se puede comprobar utilizando
el programa más allá de la primera impresión.
REGLAS PARA EL DISEÑO DE INTERFACES DE USUARIO:
Existen una serie de principios a seguir en el desarrollo de interfaces de
usuario. Son las siguientes:
41 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
Regla 1: Dar control al usuario. El diseñador debe dar al usuario la
posibilidad de hacer su trabajo, en lugar de suponer qué es lo que éste
desea hacer. La interfaz debe ser suficientemente flexible para adaptarse a
las exigencias de los distintos usuarios del programa. En concreto, se
pueden enumerar los siguientes principios que permiten al usuario estar en
posesión del control:
• Usar adecuadamente los modos de trabajo.
• Permitir a los usuarios utilizar el teclado o el ratón.
• Permitir al usuario interrumpir su tarea y continuarla más tarde.
• Utilizar mensajes y textos descriptivos.
• Permitir deshacer las acciones, e informar de su resultado.
• Permitir una cómoda navegación dentro del producto y una fácil salida
del mismo.
• Permitir distintos niveles de uso del producto para usuarios con distintos
niveles de experiencia.
• Hacer transparente la interfaz al usuario, que debe tener la impresión de
manipular directamente los objetos con los que está trabajando.
• Permitir al usuario personalizar la interfaz (presentación, comportamiento
e interacción).
• Permitir al usuario manipular directamente los objetos de la interfaz.
42 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
Regla 2: Reducir la carga de memoria del usuario. La interfaz debe
evitar que el usuario tenga que almacenar y recordar información. Para ello,
debe seguir los siguientes principios:
• Aliviar la carga de la memoria de corto alcance (permitir deshacer,
copiar y pegar; mantener los últimos datos introducidos).
• Basarse en el reconocimiento antes que en el recuerdo (ejemplo: elegir
de entre una lista en lugar de teclear de nuevo).
• Proporcionar indicaciones visuales de dónde está el usuario, qué está
haciendo y qué puede hacer a continuación.
• Proporcionar funciones deshacer, rehacer y acciones por defecto.
• Proporcionar atajos de teclado (iniciales en menús, teclas rápidas).
• Asociar acciones a los objetos (menú contextual).
• Utilizar metáforas del mundo real (sistema telefónico, agenda).
• Presentar al usuario sólo la información que necesita (menús simples /
avanzados, wizards, asistentes).
• Hacer clara la presentación visual (colocación / agrupación de objetos,
evitar la presentación de excesiva información).
Regla 3: Consistencia. Permite al usuario utilizar conocimiento adquirido
en otros programas consistentes con el nuevo programa. Ejemplo: mostrar
siempre el mismo mensaje ante un mismo tipo de situación, aunque se
produzca en distintos lugares. Principios:
43 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
• Consistencia en la realización de las tareas: proporcionar al usuario
indicaciones sobre el proceso que está siguiendo.
• Consistencia dentro del propio producto y de un producto a otro. La
consistencia se aplica a la presentación (lo que es igual debe aparecer
igual: color del texto estático), el comportamiento (un objeto se
comporta igual en todas partes) y la interacción (los atajos y
operaciones con el ratón se mantienen; el usuario espera los mismos
resultados cuando interactúa de la misma forma con objetos distintos).
• Consistencia en los resultados de las interacciones: misma respuesta
ante la misma acción. Los elementos estándar de la interfaz deben
comportarse siempre de la misma forma (las barras de menús
despliegan menús al seleccionarse).
• Consistencia de la apariencia estética (iconos, fuentes, colores,
distribución de pantallas).
• Fomentar la libre exploración de la interfaz, sin miedo a consecuencias
negativas.
Proceso de Diseño de Interfaces de Usuario:
En el proceso de diseño de una interfaz de usuario se deben tomar en
cuenta sieros parámetros, explicados en los siguientes pasos:
Reunir y analizar la información del usuario: qué tipo de usuarios va a
utilizar el programa, qué tareas van a realizar los usuarios y cómo las van a
44 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
realizar, qué exigen los usuarios del programa, en qué entorno se
desenvuelven los usuarios (físico, social, cultural).
Diseñar la interfaz de usuario. Es importante dedicar tiempo y recursos a
esta fase, antes de entrar en la codificación. En esta fase se definen los
objetivos de usabilidad del programa, las tareas del usuario, los objetos y
acciones de la interfaz, los iconos, vistas y representaciones visuales de los
objetos, los menús de los objetos y ventanas. Todos los elementos visuales
se pueden hacer primero a mano y luego refinar con las herramientas
adecuadas.
Construir la interfaz de usuario. Es interesante realizar un prototipo
previo, una primera versión del programa que se realice rápidamente y
permita visualizar el producto para poderlo probar antes de codificarlo
definitivamente.
Validar la interfaz de usuario. Se deben realizar pruebas de usabilidad del
producto, a ser posible con los propios usuarios finales del mismo.
Es importante, en suma, realizar un diseño que parta del usuario, y no del
sistema.
5. MULTIMEDIA:
La palabra Multimedia no es nueva, ya que se utilizaba antes de la
aparición de las computadoras personales para designar a aquellas
45 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
presentaciones o demostraciones, que englobaban más de un medio o
método para realizarla. Sin embargo se puede considerar que una
computadora multimedia, es aquella que utiliza los medios normales de
entrada y salida de datos junto con audio, imágenes fijas, animaciones y
video. Se puede definir la multimedia del siguiente modo:
“Un sistema multimedia se caracteriza por el control informatizado, la
producción integrada, la manipulación, el almacenamiento y comunicación
de información independiente, que se codifica al menos a través de un
medio continuo (dependiente del tiempo) y discreto (independiente del
tiempo)”, (Enciclopedia de Computación e Informática, 96).
Multimedia es, esencialmente, la integración de: texto, imágenes,
animaciones, sonido y video; pudiendo utilizar todos o alguno de estos
aspectos de la comunicación. Lo que se intenta es estimular los ojos, los
oídos, las yemas de los dedos, pero lo que es más importante aún: estimular
el cerebro. La multimedia no es un producto, sino más bien, una tecnología o
más exactamente una combinación de tecnologías, entendiéndose por tales,
cualquier cosa que hace que otra cosa sea más eficiente. De la siguiente
manera se definen sus elementos:
Texto: son la base de los procesadores de textos, y es la información
fundamental utilizada en muchos programas multimedia.
46 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
Audio: la integración del sonido audio en las aplicaciones multimedia
puede proporcionar al usuario información que no sea posible obtener a
través de cualquier otro medio de comunicación. En efecto, algunos tipos de
información no pueden ser transmitidos efectivamente sin utilizar sonido, por
ejemplo, es casi imposible proporcionar una descripción textual exacta del
sonido del mar o del latido de un corazón. Además el sonido puede reforzar
la comprensión que el usuario tenga de la información presentada en otro
tipo de medio, y esto puede llevar a entender mejor la información.
Imágenes: cuando se habla de imágenes, la referencia será a imágenes
sin movimiento, es decir, fotografías o dibujos. Las imágenes fijas son una
parte muy importante de la multimedia porque los seres humanos están
orientados visualmente.
Animación: se refiere a imágenes gráficas en movimiento. La animación
es especialmente útil para ilustrar conceptos que conllevan movimientos, y
así conceptos como tocar la guitarra o golpear la pelota de golf, que
difícilmente se pueden explicar por medio de una fotografía o dibujo y mucho
menos a través de texto, son fácil de describir por medio de la animación.
Video: el video, como las imágenes de la televisión, puede añadir incluso
más a una aplicación multimedia. Sin embargo, aunque el video puede
parecer la manera ideal de añadir un potente mensaje a una aplicación
47 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
multimedia, no es de la misma calidad de la televisión; puesto que esta
limitado en resolución y tamaño en las aplicaciones multimedia.
APLICACIONES DE LA MULTIMEDIA:
Es conveniente utilizar la multimedia cuando las personas necesitan
tener acceso a información electrónica de cualquier tipo, pues mejora las
interfaces tradicionales basadas sólo en texto y proporciona beneficios
importantes que atraen y mantienen la atención y el interés. Mejora la
retención de la información presentada y cuando esta bien diseñada, puede
ser enormemente divertida. También proporciona una vía para llegar a
personas que temen a las computadoras ya que presenta la información en
formas a la que están acostumbradas.
Existen áreas en las que la multimedia ha tenido un impacto directo, entre
las cuales cabe destacar las siguientes: formación (entrenamiento de
cualquier tipo), educación (hace el proceso de aprendizaje mucho más
interesante, además que estimula a los estudiantes a investigar),
entretenimiento, Información (multimedia proporciona maneras efectivas de
organizar y buscar información de un modo rápido y eficiente),
presentaciones de negocios, terminales de venta, bases de datos, catálogos
de productos, documentación, publicaciones electrónicas, publicidad,
publicaciones de referencia y consulta.
48 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
6. INTERNET Y EL WORLD WIDE WEB:
Internet es una red que conecta muchas redes informáticas de todo el
mundo. Se utiliza principalmente como canal de comunicación para
mensajes electrónicos (correo electrónico), pero también contiene enormes
cantidades de información muy útil (la mayoría de la cual es multimedia),
almacenadas por personas, gobiernos, centros educativos y de
investigación, y por organizaciones comerciales. Internet emplea un lenguaje
o protocolo estándar, por lo que cualquier persona con un ordenador, un
módem y una línea telefónica puede acceder a la información de Internet
para enviar correo electrónico, unirse a grupos de discusión o experimentar
con las páginas de extraordinaria riqueza gráfica de la Word Wide Web.
El número de usuarios de Internet es sólo aproximado, pero en la
actualidad se calcula que son unos cuarenta millones en todo el mundo.
Para conectase; aparte de la computadora, que puede ser casi de cualquier
tipo, el único hardware que se necesita para explorar el Web es un módem.
Se puede utilizar un módem de 14,4 Kbps, pero lo recomendado es el uso
de un módem de 28,8 Kbps o 56 Kbps, como mínimo, pues el doble de
velocidad compensa la pequeña diferencia en el precio. Por lo que respecta
al software, es posible que ya tenga todo lo necesario si utiliza Windows 98
o Windows NT de Microsoft u OS/2 Internet Connection de IBM. Estos
sistemas operativos incluyen todo lo necesario para conectarse con la
Internet.
49 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
World Wide Web
Dada su avanzada tecnología, durante años se ha considerado Internet
como algo duro de aprender, difícil de utilizar y manifiestamente poco
atractivo en comparación con las provocativas interfaces de los sistemas de
tablón de anuncios, servicios interactivos, y la mayor parte del software que
la gente utiliza en sus computadoras personales.
El World Wide Web ha hecho que todo esto cambie, se ha convertido
rápidamente en la interfaz gráfica de usuario para Internet, y no tiene
ninguna competencia por parte de los servicios interactivos en cuanto a
términos de estética y flexibilidad se refiere. Para acceder a ella, se utiliza un
programa llamado explorador Web, que no es más que un simple programa
instalado en su propia computadora que sabe cómo recuperar páginas de
texto y gráficos desde otras computadoras en Internet. Incrustados en estas
páginas, hay unos símbolos (llamados vínculos) que le indican al explorador
Web dónde encontrar otras páginas conexas de Internet. Un explorador
muestra los vínculos de un modo distinto al del texto circundante. Cuando se
pulsa sobre un vínculo, éste carga otra página de texto y gráficos. Esto se
denomina seguimiento de un vínculo, y el concepto de seguir vínculos a
páginas conexas se conoce como hipertexto. (Guía Completa de Multimedia,
96). Una gran parte del éxito tan rápido y enorme que ha experimentado el
Web se debe a su facilidad de manejo: es tan sencillo como pulsar el botón
50 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
del ratón, y aunque es necesario comprender algunos de los detalles, crear
páginas Web es fácil y sin duda alguna divertido.
7. DISEÑO Y PUBLICACIÓN DE PÁGINAS WEB:
Las páginas de la World Wide Web pueden ser elaboradas con
conocimientos básicos de programación. Para construirlas se utiliza el
Lenguaje de Enlaces de Hipertexto (HTML), pero existen muchas otras
herramientas que permiten darle a un documento web, una calidad
interactiva impresionante.
HYPERTEXT MARKUP LANGUAGE, HTML:
Es un lenguaje muy sencillo que permite describir hipertexto, es decir,
texto presentado de forma estructurada y agradable, con enlaces
(hyperlinks) que conducen a otros documentos o fuentes de información
relacionadas, y con inserciones multimedia (gráficos, sonido, etc.). La
descripción se basa en especificar en el texto la estructura lógica del
contenido (títulos, párrafos de texto normal, enumeraciones, definiciones,
citas, etc) así como los diferentes efectos que se quieren dar (especificar los
lugares del documento donde se debe poner cursiva, negrita, o un gráfico
determinado) y dejar que luego la presentación final de dicho hipertexto se
realice por un programa especializado (como Mosaic, o Netscape). El
lenguaje HTML es el usado actualmente para escribir textos hypermediales
en el Web, y esta basado en tres normas fundamentales:
51 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
- HTML es Simplemente Texto:
Lo primero es saber que un documento HTML es un archivo de texto
simple, luego, se puede editar con cualquier editor de texto.
- No importan los tabs, ni los saltos de línea:
Los intérpretes HTML no toman en cuenta las tabulaciones, los saltos de
línea ni los espacios en blanco extra. Esto tiene ventajas y desventajas. La
principal ventaja es que permite obtener resultados uniformes y de buena
presentación de manera bastante fácil. La principal desventaja es que un
documento HTML, por lo menos se debe usar los comandos <P>...</P> o
<BR> para evitar que quede todo el texto en una sola línea.
- Caracteres Especiales:
• < Menor que, se usa para indicar el comienzo de un comando HTML.
• > Mayor que, se usa para indicar el término de un comando HTML.
• & Ampersand, se usa para escribir caracteres especiales (símbolos
matemáticos, comerciales, así como el signo menor que y el mayor
que entre otros) en un documento.
FRONTPAGE:
FrontPage es una herramienta de Edición y Publicación de páginas web
en Internet basado en HTML. El modo habitual de trabajo consiste en
confeccionar las páginas localmente en nuestro PC y publicarlas en un
servidor cuando consideremos que están listas (ver fig.1). Para visualizar el
52 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
Web que estamos desarrollando FrontPage instala un Servidor Personal de
Web.
Este servidor tiene menos posibilidades que los servidores que se usan
para publicar páginas en Internet, pero las suficientes para permitirnos
observar como se mostrarán las páginas cuando se publiquen. Podemos
observar que el Servidor personal de Web está en ejecución por medio del
icono que aparece junto al reloj de la barra de tareas de Windows. En
nuestro navegador habitual introduciremos la dirección donde estemos
desarrollando el Web de FrontPage y aparecerá tal cual se visualizará
cuando las páginas estén publicadas en Internet. Esta dirección será de la
forma http://mihost/miasignatura, donde mihost es el nombre de nuestra
máquina y miasignatura el nombre del Web de FrontPage. Todo el contenido
Fig. 1. Fuente: FrontPage 2000.
53 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
de una asignatura se ha de incluir en un Web de FrontPage. Esto facilita el
desarrollo y gestión del web. Además, de no hacerse así, no se podrá
publicar en el servidor.
Consejos y Recomendaciones Sobre la Creación de Páginas Web:
• Procure evitar el uso de mayúsculas en los nombres de los archivos, es
una norma de estilo en la creación de páginas web que además facilita la
portabilidad de las páginas a sistemas UNIX que distinguen entre
mayúsculas y minúsculas para los nombres de archivos.
• Es suficiente con emplear tres o cuatro fuentes de texto distintas. A la
hora de incluir texto con una fuente distinta de la predeterminada piense que
el usuario que vea las páginas la tenga en su sistema. En general, es
suficiente con emplear la (fuente predeterminada), Arial (incluir también
Helvetica para sistemas UNIX) y el efecto Máquina de escribir (cuando se
quiera texto con anchura fija).
• Organizar los archivos de forma clara. Cada tema en un directorio y los
archivos con información sobre la asignatura en el directorio raíz.
• Utilice enlaces relativos para las páginas que se encuentren en su mismo
servidor. Facilita la portabilidad de sus páginas (sí se mueven a otro servidor
los enlaces seguirán siendo válidos).
• Observar como quedan las páginas con más de un navegador. Aunque
podamos pensar lo contrario las páginas no se muestran igual en todos los
54 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
navegadores, por tanto es recomendable observar su visualización en más
de un navegador (Netscape Navigator e Internet Explorer).
• Indicar explícitamente el color de fondo de las páginas: relacionado con
el consejo anterior, si dejamos la página con el color de fondo
predeterminado se verá con el color que tenga el cliente configurado en su
navegador (en los sistemas UNIX/Linux, el color de fondo del Netscape es
gris, no blanco).
• Utilizar el corrector ortográfico que incluye FrontPage
(Herramientas/Ortografía). Descubre los errores tipográficos y algún que otro
despiste ortográfico).
JAVA:
Los “Browsers” que utilizan las combinaciones de HTML y WWW están
limitadas a texto, gráficas y animaciones restringidas. Utilizando el lenguaje
Java, los Browers pueden “correr” programas, los cuales manejan más
objetos, por ejemplo archivos audio, animación sofisticada, etc. La
arquitectura Java está en capacidad de proveer futuros medios, por ejemplo,
vídeo digital. Aunque es simple en concepto, la falta de experiencia en los
conceptos de la es un problema. El lenguaje Java programación orientada a
objetos fue desarrollado inicialmente para documentos de Internet. Esto
debe tenerse en mente antes de considerar a Java para otras aplicaciones.
Java es un lenguaje de programación con las siguientes características:
55 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
- Es más o menos fácil, no presenta los problemas de C y C++ puesto que:
no hay pointers, structs, typdefs, #defines. Administración de memoria: toma
como modelo Orientado a objetos la tecnología de objetos de C++ por su
facilidad de aprendizaje.
- Distribuído: tiene extensas capacidades de conexión TCP/IP, Accesa e
interactúa con HTTP y FTP usando liberías clase API.
- Robusto: Extenso chequeo de errores en compilación y tiempo de
ejecución, la implementación de lenguaje reduce muchos de los errores más
comunes, Chequeo de límites de arreglos, Verif icación de “Byte code”.
- Arquitectura neutral: Compila código fuente en “Byte Code”a una “máquina
virtual” (máquina independiente), El sistema tiempo de ejecución Java es un
ï nterpretador byte code” (máquina dependiente).
- Seguridad: La implementación del lenguaje remueve accesos ilegales a
memoria.
- Portable: Arquitectura independiente (especificación máquina virtual),
Especificación Windows (GUI) virtual, Windows 95, Windows NT.
- Interpretado: La ejecución es más lenta que en fuentes nativo, Compilar a
una máquina virtual primero aumente la velocidad de ejecución.
56 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
- Alto perfomance (Futuras versiones): Las características de displays y
multithread causa cuellos de botella en este ambiente, Compiladores “Just in
Time” Recompila en tiempo de ejecución, La máquina es dependiente pero
de más velocidad de ejecución, La optimización del Byte code Java es la
última respuesta.
- Multithread: Un programa puede contener múltiples “threadas”en ejecución,
Threads son procesos independientes y ejecutados simultáneamente, Esta
es una área donde la arquitectura hace la difere ncia. Cada S.O. y cada
máquina maneja el multithreading. Este concepto es el que causa la mayor
dificultad en la programación java.
- Dinámico: Las uniones de los objetos y clases en el tiempo de ejecución,
Permiten que las clases y objetos externos siempre están actualizadas sin
que sea necesario recompilar. Las versiones más recientes serán
automáticamente enlazados y ejecutadas en el tiempo de ejecución.
dificultad en la programación Java.
JavaScript:
Es un sencillo lenguaje de programación creado por Netscape para
integrarse con el HTML y facilitar la creación de páginas interactivas sin
necesidad de sobrecargar el servidor con scripts de CGI o recurrir a la
programación avanzada necesaria para utilizar Java.
57 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
Existe cierta confusión en cuanto a la identidad de JavaScript en relación
con Java, pero basta señalar que se trata de dos lenguajes completamente
distintos en propósitos y alcances. Mientras que Java es un lenguaje
completo que permite crear aplicaciones independientes de los navegadores
de la World Wide Web, JavaScript es un lenguaje simple que funciona como
extensión del HTML y no puede utilizarse fuera del ambiente del navegador,
es muy útil, pues permite realizar tareas sencillas con suma facilidad,
integrando sus instrucciones en el HTML. Utilizando JavaScript es posible
por ejemplo revisar la exactitud en el llenado de un cuestionario en línea
antes de enviarlo al servidor a través de la red, disminuyendo el tiempo de
espera del usuario y mejorando la respuesta de todo el proyecto como
resultado. JavaScript también es efectivo para realizar cálculos rápidos,
cambiar levemente el aspecto de una página o crear animaciones simples.
8. DISEÑOS TRIDIMENSIONALES E INMERSIVOS:
El mundo físico tiene tres dimensiones; ancho, alto y profundidad,
representado por los ejes X, Y y Z. Utilizando las dos primeras dimensiones
se pueden realizar interesantes gráficas pero no permiten ver el volumen de
la figura y mucho menos modificar su orientación. Por esta razón es
necesario que el computador cree un objeto mediante la unión de un
conjunto de puntos, que luego es cubierta por unas superficies conocidas
como polígonos. Este tipo de gráficas se llama representación Wire-frame.
Inversamente si se desea ver la superficie de un objeto se debe usar
58 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
representación sólida. En la representación sólida los polígonos son
dibujados creando una visión de como el objeto se vería en la realidad. Pero
existen muchos editores de elementos tridimensionales que de una u otra
forma ofrecen este tipo de elementos.
AUTOCAD:
AutoCAD es un software creado para diseñar gráficos en 2D y 3D (ver fig.
2), siendo de esta manera la herramienta más utilizada por ingenieros,
dibujantes, proyectistas y diseñadores, para crear vistas, planos o
proyecciones tridimensionales, de una manera digital, teniendo así una
instrumento que le permite que sus trabajos tengan proporción, realismo,
simplicidad, durabilidad, entre otros.
Fig. 2. Fuente: AutoCAD 2000
59 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
El uso del CAD da precisión a un modelo, permitiendo analizar sistemas
físicos en una computadora de una manera viable, haciendo este tipo trabajo
más productivo puesto que necesita menos de un equipo de trabajo.
3D STUDIO MAX:
El 3D Studio es, probablemente, el software de animación tridimensional
mas completo que exista puesto que por medio de sus herramientas se
pueden elaborar ambientes completos con características como textura,
color e iluminación, además de profundidad para aumentar el realismo,
permitiendo elaborar escenas o videos con muchos tipos de efectos. La
calidad de los objetos o ambientes creados por medio de este software son
notables. También permite exportar e importar archivos a otros programas,
siendo el más común AutoCAD.
ULEAD COOL 360:
Ulead Cool 360 es un programa notablemente poderoso que toma una
serie de fotografías simples, tomadas cada cierta cantidad de grados, sobre
una base y girando la cámara alrededor de si misma hasta completar los 360
grados y las vuelve una experiencia panorámica 3D (ver fig. 3). Una sola
imagen panorámica se compone realmente de varias fotografías, es como
extender en una mesa una secuencia fotográfica y unirla con cinta adhesiva.
El primer paso, luego de tener la secuencia fotográfica, para crear un
60 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
panorama es organizar todas las tomas que se requiere en un orden
específico.
El próximo paso es usar una herramientas sofisticada que ofrece este
software para retocar y mejorar las imágenes. Para corregir las imágenes
basta con cuadrarlas con el Adjust Step, con este instrumento se puede
acoplar la imagen con la que precede y luego pasar a la siguiente, también
se puede ajustar el color, iluminación, contraste y el brillo. El último paso es
guardar el proyecto, esto se hace similar a otros programas, sólo con la
diferencia que este programa da la oportunidad aparte de salvar como un
panorama, exportarlo como una pagina web y como protector de pantalla.
LIVE PICTURE REALITY STUDIO:
Consiste en un completo set de herramientas para construir sitios web
inmersivos, donde se puede, además de recorrer una vista panorámica,
Fig. 3.Fuente: Ulead Cool 360. 1.999
61 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
vincular a otros panoramas para realizar una navegación. A esta navegación
se le pueden incluir objetos 3d, sonidos, videos, imágenes y objetos VRML.
Este programa exporta el archivo creado de dos maneras; el primero es
Plug-in Target con el cual el usuario debe bajar un visualizador para poder
observar la navegación. El segundo es el Java Applet Target, cuya
característica es que no es necesario tener un visualizador gracias a que el
código jaba incluido permite observarlo como un applet de java.
B. REVISIÓN DE LA LITERATURA
La utilización de Ambientes Virtuales Distribuidos, es un campo poco
investigado, razón por la cual la revisión de la literatura ha sido difícil, en
este sentido se señala a continuación una tesis desarrollada en el Estado
Mérida. Alexandra Quintero (1.998), efectuó un estudio Titulado “Ambiente
Virtual Distribuido para el Postgrado de Computación de la Facultad de
Ingeniería de la Universidad de los Andes”, cuyo propósito fue ofrecer al
Postgrado de Computación de la Facultad de Ingeniería, un prototipo de
ambiente virtual distribuido con fines informativos. La investigación es de tipo
descriptiva, así mismo la metodología utilizada es la de desarrollo
multimedia de Jonás Montilva (1996), desarrollándose con la finalidad de
brindar al usuario una interfaz tridimensional en la cual puede sumergirse a
navegar a través de ella de una manera intuitiva semejante a la realidad. Los
62 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
resultados fueron una nueva interfaz para ofrecer la información relacionada
con el postgrado de Computación contenida en una pagina WEB.
Así mismo Gow L., y Pineda G. (1.998) realizaron una investigación
titulada Desarrollo de un Sistema de Información Utilizando la Tecnología de
Realidad Virtual para Optimizar el Acceso a la Información Urbana de la
Plaza Baralt de Maracaibo, el cual brinda un enfoque de programación visual
para organizar y presentar los ambientes tridimensionales de la tecnología
de realidad virtual; en el análisis de la estructura se seleccionó la
metodología de Jonás Montilva para el desarrollo de aplicaciones
hipermedia. El estudio realizado fue de tipo proyecto especial apoyado en
una investigación descriptiva - explicativa, de esta manera promover el
desarrollo de sistemas con tecnología de realidad virtual u otras
herramientas que ofrezcan beneficios en la arquitectura, historia, entre otras,
donde se necesite un acceso óptimo a la información de cualquier clase.
Estas investigaciones nos brindaron un gran aporte ya que a través de
los conceptos, procedimientos y metodologías manejados en estas se pudo
sustentar nuestras bases teóricas que servirá de soporte a nuestro trabajo.
C. SISTEMA DE VARIABLES
La variable utilizada en esta investigación es:
63 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
AMBIENTE VIRTUAL DISTRIBUIDO
Conceptualmente es, un sistema en el cual los usuarios pueden
interactuar al mismo tiempo en un espacio virtual compartido conectado a
través de una red. (Stytz M.)
Operacionalmente, consiste en un sistema que permite a uno o varios
usuarios introducirse individualmente en un entorno virtual generado por
computador y distribuido en una red en tiempo real.
D. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS
Con el fin de dar mayor claridad a la investigación se definieron los
conceptos que a opinión de los investigadores poseen significado
específicos y que corresponden a los aspectos estudiados.
INTERFAZ: Características y elementos que un programa de ordenador
presenta en la pantalla para facilitar la interacción entre el usuario y el
programa.
ERGONOMÍA: Ciencia que estudia las relaciones del ser humano con el
trabajo que realiza, tratando de adaptar las condiciones a las características
del trabajador.
INMERSIÓN: Cualidad que poseen algunos sistemas de realidad virtual
que permite al usuario tener la sensación de sumergirse en un mundo
creado por medio de un computador.
64 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
TIEMPO REAL:
Tiempo Real significa que la computadora hace todos los cálculos
necesarios y presenta una imagen nueva cada 30 segundos como mínimo,
esto hace que los requerimientos computacionales sean grandes.