{"id":178,"date":"2018-03-25T15:28:16","date_gmt":"2018-03-25T15:28:16","guid":{"rendered":"http:\/\/multimedia.uoc.edu\/blogs\/rx\/?p=178"},"modified":"2018-07-18T08:15:44","modified_gmt":"2018-07-18T08:15:44","slug":"hmd-per-a-realitat-augmentada","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/multimedia.uoc.edu\/blogs\/rx\/es\/2018\/03\/25\/hmd-per-a-realitat-augmentada\/","title":{"rendered":"HMD para realidad aumentada"},"content":{"rendered":"

Algunos HMD<\/a> (head-mounted display<\/em>) para realidad virtual pueden ser usados para aplicaciones de realidad aumentada con la ayuda de c\u00e1maras, pero tambi\u00e9n existen visores espec\u00edficamente dise\u00f1ados 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 f\u00edsico, y los basados en SLAM (simultaneous localization and mapping<\/em>), en los que el sistema crea un modelo 3D del entorno f\u00edsico a partir del cual se sit\u00faa el propio HMD y los objetos virtuales.<\/p>\n

Sistemas convencionales:<\/h2>\n

HUD<\/a> (head-up display<\/em>):<\/strong> son los dispositivos m\u00e1s simples de realidad aumentada. Superponen \u00f3pticamente la luz procedente del mundo f\u00edsico y la procedente de un proyector o pantalla. Fueron usados inicialmente en los cascos de los pilotos de avi\u00f3n con el objetivo de proporcionar informaci\u00f3n sin tener que desviar la mirada hacia el panel de mando ni cambiar la distancia de enfoque. En la actualidad, tambi\u00e9n son usados en otros \u00e1mbitos, como la automoci\u00f3n, para proporcionar informaci\u00f3n \u00fatil durante la conducci\u00f3n 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 [<\/a>1<\/a>], un dispositivo de cart\u00f3n similar a las Google Cardboard que permite ver de forma simult\u00e1nea el entorno f\u00edsico que nos rodea y la imagen procedente de la pantalla de un tel\u00e9fono m\u00f3vil. Aprovechando los sensores del m\u00f3vil, como el giroscopio, la aplicaci\u00f3n puede cambiar el punto de vista de las im\u00e1genes seg\u00fan hacia d\u00f3nde orientemos la cabeza.<\/p>\n

Smart Glasses:<\/strong> las gafas inteligentes est\u00e1n dise\u00f1adas espec\u00edficamente para proporcionar funcionalidades de realidad aumentada y act\u00faan como un HUD ponible. Tienen en com\u00fan que utilizan una montura ligera, similar a unas gafas convencionales, pero equipada con los elementos necesarios para proyectar im\u00e1genes a los ojos mientras seguimos viendo nuestro entorno f\u00edsico, y que se conectan al tel\u00e9fono m\u00f3vil, 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<\/em> integrados en la montura, o bien mediante voz o gestualidad. Aunque ya exist\u00edan visores de realidad aumentada mucho antes, el lanzamiento de Glass [<\/a>2<\/a>] en 2012 acapar\u00f3 la atenci\u00f3n de los medios de comunicaci\u00f3n por su ligereza, dise\u00f1o, control de voz y por tener el apoyo de Google. Orientadas al principio al mercado dom\u00e9stico, especialmente para grabar fotograf\u00edas y v\u00eddeos y compartirlos en las redes sociales, no obtuvieron el \u00e9xito esperado, entre otras razones por las implicaciones en la p\u00e9rdida de privacidad que pod\u00edan conllevar. Finalmente, han sido relanzadas en 2017, pero con una orientaci\u00f3n m\u00e1s profesional e industrial. Otras, como las Vuzix Blade [<\/a>3<\/a>], Epson Moverio [<\/a>4<\/a>], Sony SmartEyeGlass [<\/a>5<\/a>] o Atheer [<\/a>6<\/a>], tambi\u00e9n se plantean como herramientas de trabajo, mientras que las Solos [<\/a>7<\/a>] est\u00e1n dise\u00f1adas especialmente para un uso deportivo. En general, la mayor\u00eda de las gafas inteligentes que podemos encontrar en el mercado son dispositivos poco discretos que llaman la atenci\u00f3n, pero hay excepciones, como las Intel Vaunt [<\/a>8<\/a>], 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 proyecci\u00f3n y superposici\u00f3n de imagen se ha reducido al m\u00ednimo y queda oculto detr\u00e1s de la montura gracias a que la imagen se genera con un l\u00e1ser monocromo que la env\u00eda directamente a la retina del ojo y la mantiene siempre enfocada y brillante, mientras que el control se efect\u00faa con movimientos de la cabeza para evitar el uso de controles adicionales.<\/p>\n

Dispositivos m\u00f3viles:<\/strong> el hecho de que actualmente sea habitual que los tel\u00e9fonos m\u00f3viles dispongan de c\u00e1mara trasera, giroscopio, aceler\u00f3metro y magnet\u00f3metro posibilita que cualquier persona tenga a mano en cualquier momento un dispositivo que puede ser usado potencialmente como visor de realidad aumentada. En los \u00faltimos a\u00f1os han proliferado aplicaciones que explotan esta potencialidad. A la imagen procedente de la c\u00e1mara se le superponen contenidos que pueden cambiar de forma interactiva respondiendo a las entradas de los sensores. En este caso, la superposici\u00f3n ya no es \u00f3ptica y los objetos virtuales se pueden ver con total opacidad. Algunas tecnolog\u00edas, tales como ARToolKit, Layar, Vuforia o Augment, permiten que con los tel\u00e9fonos m\u00f3viles y las tabletas, y mediante el reconocimiento de marcas visuales, sea posible posicionar y orientar los objetos virtuales de forma consistente con el mundo f\u00edsico.<\/p>\n

Sistemas de realidad aumentada basados en SLAM:<\/h2>\n

El SLAM<\/a> est\u00e1 reemplazando en algunos \u00e1mbitos el procedimiento de posicionamiento de objetos basado en marcas. Tecnolog\u00edas como Google ARcore [<\/a>9<\/a>] y Apple ARkit [<\/a>10<\/a>] permiten que, con un tel\u00e9fono m\u00f3vil o con una tableta y su propia c\u00e1mara posterior, sea posible crear al instante un mapa volum\u00e9trico del entorno f\u00edsico, posicionar el propio dispositivo y tambi\u00e9n posicionar, orientar y escalar los objetos virtuales, incluso iluminarlos de forma consistente con la iluminaci\u00f3n del entorno f\u00edsico.<\/p>\n

El SLAM se ha incorporado a los HMD de realidad aumentada [<\/a>11<\/a>] combinado con cambios en el mezclador \u00f3ptico convencional de las gafas inteligentes, que ahora presenta caracter\u00edsticas especiales que le permiten aumentar mucho la luminosidad de los objetos virtuales y darles una apariencia m\u00e1s consistente. El mezclador ya no es un elemento \u00f3ptico sencillo que hace de espejo, sino que consiste en un conjunto de nanohologramas que act\u00faan como una gu\u00eda mediante la cual las ondas de luz procedente de la fuente de imagen digital rebotan hasta salir en direcci\u00f3n al ojo de una determinada forma. Modulando la luz, pueden generarse im\u00e1genes consistentes y bien iluminadas [<\/a>12<\/a>]. Este modo de mostrar los objetos virtuales se combina con la capacidad del sistema de obtener un modelo 3D de su entorno f\u00edsico donde puede insertarse los objetos virtuales de forma coherente. Microsoft Hololens [<\/a>13<\/a>], Google Magic Leap [<\/a>14<\/a>] y Meta2 [<\/a>15<\/a>] son HMD de este tipo. Todos muestran los objetos virtuales integrados en el entorno f\u00edsico en posici\u00f3n, orientaci\u00f3n e iluminaci\u00f3n, y tambi\u00e9n permiten interactuar con los objetos virtuales mediante detecci\u00f3n de movimiento o controladores f\u00edsicos.<\/p>\n

Tambi\u00e9n podemos encontrar HMD de realidad aumentada para m\u00f3vil, como el Occipital Bridge [<\/a>16<\/a>], que muestra el entorno f\u00edsico mediante la c\u00e1mara posterior del m\u00f3vil iPhone e inserta los objetos virtuales de modo consistente gracias a un sensor de visi\u00f3n por infrarrojos llamado Structure, que proporciona una imagen con profundidad de la escena.<\/p>\n

Un enfoque distinto es el de Stereolabs Linq [<\/a>17<\/a>], un HMD que tambi\u00e9n permite vivir experiencias de realidad aumentada sin tener visi\u00f3n directa del mundo f\u00edsico, pero que se basa en un sensor que proporciona simult\u00e1neamente la imagen en luz visible y el mapa de profundidad. Se trata de la ZED [<\/a>18<\/a>], un dispositivo con visi\u00f3n estereosc\u00f3pica que recuerda a la Kinect, pero ofrece capacidades muy superiores, dise\u00f1ada 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 ning\u00fan sistema de seguimiento, o tambi\u00e9n para facilitar visi\u00f3n artificial a un veh\u00edculo 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 \u00e1ngulo de visi\u00f3n de 110\u00b0 y trabaja a 100 FPS. Determina la profundidad comparando las dos im\u00e1genes que le llegan, construye un modelo 3D, lo textura y conoce su posici\u00f3n y orientaci\u00f3n dentro del entorno sin necesidad de una IMU<\/a>.<\/p>\n

Referencias:<\/h3>\n
<\/a>
\n[1<\/a>]: Holokit: https:\/\/holokit.io\/<\/a>
\n<\/a>
\n[2<\/a>]: Glass: https:\/\/www.x.company\/glass\/<\/a>
\n<\/a>
\n[3<\/a>]: Vuzix Blade: https:\/\/www.vuzix.com\/Products\/Blade-Enterprise<\/a>
\n<\/a>
\n[4<\/a>]: Solos: http:\/\/www.solos-wearables.com\/<\/a>
\n<\/a>
\n[5<\/a>]: Epson Moverio: https:\/\/epson.com\/moverio-augmented-reality-headsets-industrial-applications?pg=4#sn<\/a>
\n<\/a>
\n[6<\/a>]: Atheer Glasses: https:\/\/atheerair.com\/<\/a>
\n<\/a>
\n[7<\/a>]: Sony SmartEyeGlass: https:\/\/developer.sony.com\/develop\/smarteyeglass-sed-e1\/#overview-content<\/a>
\n<\/a>
\n[8<\/a>]: Intel Vaunt: https:\/\/www.theverge.com\/2018\/2\/5\/16966530\/intel-vaunt-smart-glasses-announced-ar-video<\/a>
\n<\/a>
\n[9<\/a>]: ARcore: https:\/\/developers.google.com\/ar\/discover\/<\/a>
\n<\/a>
\n[10<\/a>]: ARkit: https:\/\/developer.apple.com\/arkit\/
\n<\/a><\/a>
\n[11<\/a>]: SLAM: https:\/\/venturebeat.com\/2017\/07\/31\/how-slam-technology-is-redrawing-augmented-realitys-battle-lines\/<\/a>
\n<\/a>
\n[12<\/a>]: Grayson, Chris (2017). \u00abHolographic Waveguides: What You Need To Know To Understand The Smartglasses Market\u00bb: https:\/\/uploadvr.com\/waveguides-smartglasses\/<\/a>
\n<\/a>
\n[13<\/a>]: Microsoft Hololens: https:\/\/www.microsoft.com\/en-us\/hololens<\/a>
\n<\/a>
\n[14<\/a>]: Google Magic Leap: https:\/\/www.wired.com\/2016\/04\/magic-leap-vr\/<\/a>
\n<\/a>
\n[15<\/a>]: Meta 2: https:\/\/meta-eu.myshopify.com\/<\/a>
\n<\/a>
\n[16<\/a>]: Occipital Bridge: https:\/\/bridge.occipital.com\/<\/a>
\n<\/a>
\n[17<\/a>]: Stereolabs Linq: https:\/\/uploadvr.com\/stereolabs-unveils-linq-mixed-reality-headset-living-room\/<\/a>
\n<\/a>
\n[18<\/a>]: C\u00e1mara ZED: https:\/\/www.stereolabs.com\/blog\/positional-tracking-3d-reconstruction-and-more-with-zed-camera\/<\/a><\/h5>\n

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Algunos HMD (head-mounted display) para realidad virtual pueden ser usados para aplicaciones de realidad aumentada con la ayuda de c\u00e1maras, pero tambi\u00e9n existen visores espec\u00edficamente dise\u00f1ados 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 f\u00edsico, y los … <\/p>\n

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