Algunos HMD (head-mounted display) para realidad virtual pueden ser usados para aplicaciones de realidad aumentada con la ayuda de cámaras, pero también existen visores específicamente diseñados para realidad aumentada. Hay que distinguir los sistemas de realidad aumentada convencionales, que se limitan a superponer los objetos virtuales en la imagen procedente del entorno físico, y los basados en SLAM (simultaneous localization and mapping), en los que el sistema crea un modelo 3D del entorno físico a partir del cual se sitúa el propio HMD y los objetos virtuales.
Sistemas convencionales:
HUD (head-up display): son los dispositivos más simples de realidad aumentada. Superponen ópticamente la luz procedente del mundo físico y la procedente de un proyector o pantalla. Fueron usados inicialmente en los cascos de los pilotos de avión con el objetivo de proporcionar información sin tener que desviar la mirada hacia el panel de mando ni cambiar la distancia de enfoque. En la actualidad, también son usados en otros ámbitos, como la automoción, para proporcionar información útil durante la conducción sin provocar distracciones, como la consulta de la velocidad o las indicaciones del GPS. El efecto de un HUD puede conseguirse de forma ponible con un visor como Holokit [1], un dispositivo de cartón similar a las Google Cardboard que permite ver de forma simultánea el entorno físico que nos rodea y la imagen procedente de la pantalla de un teléfono móvil. Aprovechando los sensores del móvil, como el giroscopio, la aplicación puede cambiar el punto de vista de las imágenes según hacia dónde orientemos la cabeza.
Smart Glasses: las gafas inteligentes están diseñadas específicamente para proporcionar funcionalidades de realidad aumentada y actúan como un HUD ponible. Tienen en común que utilizan una montura ligera, similar a unas gafas convencionales, pero equipada con los elementos necesarios para proyectar imágenes a los ojos mientras seguimos viendo nuestro entorno físico, y que se conectan al teléfono móvil, que se encarga de hacer funcionar las aplicaciones de realidad aumentada, a menudo proporcionando notificaciones e indicaciones. El control suele efectuarse mediante botones o pads integrados en la montura, o bien mediante voz o gestualidad. Aunque ya existían visores de realidad aumentada mucho antes, el lanzamiento de Glass [2] en 2012 acaparó la atención de los medios de comunicación por su ligereza, diseño, control de voz y por tener el apoyo de Google. Orientadas al principio al mercado doméstico, especialmente para grabar fotografías y vídeos y compartirlos en las redes sociales, no obtuvieron el éxito esperado, entre otras razones por las implicaciones en la pérdida de privacidad que podían conllevar. Finalmente, han sido relanzadas en 2017, pero con una orientación más profesional e industrial. Otras, como las Vuzix Blade [3], Epson Moverio [4], Sony SmartEyeGlass [5] o Atheer [6], también se plantean como herramientas de trabajo, mientras que las Solos [7] están diseñadas especialmente para un uso deportivo. En general, la mayoría de las gafas inteligentes que podemos encontrar en el mercado son dispositivos poco discretos que llaman la atención, pero hay excepciones, como las Intel Vaunt [8], que exteriormente son casi indistinguibles de unas gafas normales y esto las hace pasar inadvertidas y facilita su uso de forma cotidiana. En las Vaunt, el dispositivo de proyección y superposición de imagen se ha reducido al mínimo y queda oculto detrás de la montura gracias a que la imagen se genera con un láser monocromo que la envía directamente a la retina del ojo y la mantiene siempre enfocada y brillante, mientras que el control se efectúa con movimientos de la cabeza para evitar el uso de controles adicionales.
Dispositivos móviles: el hecho de que actualmente sea habitual que los teléfonos móviles dispongan de cámara trasera, giroscopio, acelerómetro y magnetómetro posibilita que cualquier persona tenga a mano en cualquier momento un dispositivo que puede ser usado potencialmente como visor de realidad aumentada. En los últimos años han proliferado aplicaciones que explotan esta potencialidad. A la imagen procedente de la cámara se le superponen contenidos que pueden cambiar de forma interactiva respondiendo a las entradas de los sensores. En este caso, la superposición ya no es óptica y los objetos virtuales se pueden ver con total opacidad. Algunas tecnologías, tales como ARToolKit, Layar, Vuforia o Augment, permiten que con los teléfonos móviles y las tabletas, y mediante el reconocimiento de marcas visuales, sea posible posicionar y orientar los objetos virtuales de forma consistente con el mundo físico.
Sistemas de realidad aumentada basados en SLAM:
El SLAM está reemplazando en algunos ámbitos el procedimiento de posicionamiento de objetos basado en marcas. Tecnologías como Google ARcore [9] y Apple ARkit [10] permiten que, con un teléfono móvil o con una tableta y su propia cámara posterior, sea posible crear al instante un mapa volumétrico del entorno físico, posicionar el propio dispositivo y también posicionar, orientar y escalar los objetos virtuales, incluso iluminarlos de forma consistente con la iluminación del entorno físico.
El SLAM se ha incorporado a los HMD de realidad aumentada [11] combinado con cambios en el mezclador óptico convencional de las gafas inteligentes, que ahora presenta características especiales que le permiten aumentar mucho la luminosidad de los objetos virtuales y darles una apariencia más consistente. El mezclador ya no es un elemento óptico sencillo que hace de espejo, sino que consiste en un conjunto de nanohologramas que actúan como una guía mediante la cual las ondas de luz procedente de la fuente de imagen digital rebotan hasta salir en dirección al ojo de una determinada forma. Modulando la luz, pueden generarse imágenes consistentes y bien iluminadas [12]. Este modo de mostrar los objetos virtuales se combina con la capacidad del sistema de obtener un modelo 3D de su entorno físico donde puede insertarse los objetos virtuales de forma coherente. Microsoft Hololens [13], Google Magic Leap [14] y Meta2 [15] son HMD de este tipo. Todos muestran los objetos virtuales integrados en el entorno físico en posición, orientación e iluminación, y también permiten interactuar con los objetos virtuales mediante detección de movimiento o controladores físicos.
También podemos encontrar HMD de realidad aumentada para móvil, como el Occipital Bridge [16], que muestra el entorno físico mediante la cámara posterior del móvil iPhone e inserta los objetos virtuales de modo consistente gracias a un sensor de visión por infrarrojos llamado Structure, que proporciona una imagen con profundidad de la escena.
Un enfoque distinto es el de Stereolabs Linq [17], un HMD que también permite vivir experiencias de realidad aumentada sin tener visión directa del mundo físico, pero que se basa en un sensor que proporciona simultáneamente la imagen en luz visible y el mapa de profundidad. Se trata de la ZED [18], un dispositivo con visión estereoscópica que recuerda a la Kinect, pero ofrece capacidades muy superiores, diseñada para poder funcionar en interiores y exteriores en condiciones de movimiento y permitir la experiencia de andar libremente con un HMD puesto en la cabeza sin necesidad de ningún sistema de seguimiento, o también para facilitar visión artificial a un vehículo o a un robot. La ZED trabaja con luz RGB en vez de infrarrojos, es decir, que ve la escena en luz visible de una forma similar a como la vemos los humanos. Tiene un alcance de 20 metros, un ángulo de visión de 110° y trabaja a 100 FPS. Determina la profundidad comparando las dos imágenes que le llegan, construye un modelo 3D, lo textura y conoce su posición y orientación dentro del entorno sin necesidad de una IMU.
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