Un entorno virtual automático de cueva (más conocido por el acrónimo recursivo CAVE ) es un entorno de realidad virtual inmersiva en el que los proyectores se dirigen a entre tres y seis de las paredes de un cubo del tamaño de una habitación. El nombre también es una referencia a la alegoría de la Caverna en la República de Platón , en la que un filósofo contempla la percepción, la realidad y la ilusión.
La CAVE fue inventada por Carolina Cruz-Neira , Daniel J. Sandin y Thomas A. DeFanti en el Laboratorio de Visualización Electrónica de la Universidad de Illinois, Chicago en 1992. [1] Las imágenes en las paredes estaban en estéreo para dar una señal de profundidad. [2]
Una CAVE es, por lo general, una sala de cine situada en una habitación más grande. Las paredes de una CAVE suelen estar formadas por pantallas de retroproyección , aunque cada vez son más comunes las pantallas LED de gran tamaño . El suelo puede ser una pantalla de proyección hacia abajo, una pantalla de proyección inferior o una pantalla plana. Los sistemas de proyección tienen una resolución muy alta debido a la visión a corta distancia, que requiere tamaños de píxeles muy pequeños para mantener la ilusión de realidad. El usuario lleva gafas 3D dentro de la CAVE para ver los gráficos 3D generados por la CAVE. Las personas que utilizan la CAVE pueden ver objetos que parecen flotar en el aire y pueden caminar alrededor de ellos, obteniendo una visión adecuada de cómo se verían en la realidad. Esto fue posible inicialmente gracias a sensores electromagnéticos, pero se ha pasado a cámaras infrarrojas . El marco de las primeras CAVE tenía que estar construido con materiales no magnéticos, como madera, para minimizar la interferencia con los sensores electromagnéticos; el cambio al seguimiento infrarrojo ha eliminado esa limitación. Los movimientos de un usuario de CAVE son rastreados por sensores que normalmente están conectados a las gafas 3D y el video se ajusta continuamente para mantener la perspectiva del espectador. Las computadoras controlan tanto este aspecto de CAVE como el aspecto del audio. Normalmente hay varios altavoces colocados en varios ángulos en CAVE, que brindan sonido 3D para complementar el video 3D . [ cita requerida ]
Se crea una visualización realista mediante proyectores ubicados fuera de la CAVE y controlados por los movimientos físicos de un usuario dentro de la CAVE. Un sistema de captura de movimiento registra la posición en tiempo real del usuario. Unas gafas con obturador LCD estereoscópico transmiten una imagen en 3D . Los ordenadores generan rápidamente un par de imágenes, una para cada ojo del usuario, basándose en los datos de captura de movimiento. Las gafas se sincronizan con los proyectores de modo que cada ojo solo ve la imagen correcta. Dado que los proyectores están ubicados fuera del cubo, a menudo se utilizan espejos para reducir la distancia necesaria entre los proyectores y las pantallas. Una o más computadoras controlan los proyectores. Los clústeres de PC de escritorio son populares para ejecutar CAVE, porque cuestan menos y funcionan más rápido.
Hay disponible software y bibliotecas diseñados específicamente para aplicaciones CAVE. Existen varias técnicas para renderizar la escena. Hay tres gráficos de escena populares en uso hoy en día: OpenSG , OpenSceneGraph y OpenGL Performer . OpenSG y OpenSceneGraph son de código abierto; si bien OpenGL Performer es gratuito, su código fuente no está incluido.
Para poder crear una imagen que no se distorsione ni se desplace, es necesario calibrar las pantallas y los sensores. El proceso de calibración depende de la tecnología de captura de movimiento que se utilice. Los sistemas ópticos o inerciales-acústicos sólo requieren configurar el cero y los ejes que utiliza el sistema de seguimiento. La calibración de los sensores electromagnéticos (como los utilizados en la primera cueva) es más compleja. En este caso, una persona se colocará las gafas especiales necesarias para ver las imágenes en 3D. Los proyectores llenarán la CUEVA con muchas cajas de una pulgada separadas por un pie. Luego, la persona tomará un instrumento llamado "dispositivo de medición ultrasónica" que tiene un cursor en el medio y lo colocará de manera que el cursor esté visualmente alineado con la caja proyectada. Este proceso puede continuar hasta que se midan casi 400 bloques diferentes. Cada vez que se coloca el cursor dentro de un bloque, un programa de computadora registra la ubicación de ese bloque y envía la ubicación a otra computadora. Si los puntos están calibrados con precisión, no debería haber distorsión en las imágenes que se proyectan en la CUEVA. Esto también permite que la CUEVA identifique correctamente dónde se encuentra el usuario y pueda rastrear con precisión sus movimientos, lo que permite que los proyectores muestren imágenes en función de dónde se encuentra la persona dentro de la CUEVA. [3]
El concepto original de CAVE se ha vuelto a aplicar y actualmente se utiliza en diversos campos. Muchas universidades poseen sistemas CAVE. Los CAVE tienen muchos usos. Muchas empresas de ingeniería utilizan CAVE para mejorar el desarrollo de productos. [4] [5] Se pueden crear y probar prototipos de piezas, se pueden desarrollar interfaces y se pueden simular diseños de fábrica, todo ello antes de gastar dinero en piezas físicas. Esto proporciona a los ingenieros una mejor idea de cómo se comportará una pieza en el producto en su totalidad. Los CAVE también se utilizan cada vez más en la planificación colaborativa en el sector de la construcción. [6] Los investigadores pueden utilizar el sistema CAVE para llevar a cabo su tema de investigación de un modo más accesible y eficaz. Por ejemplo, los CAVE se aplicaron en la investigación de sujetos de entrenamiento para el aterrizaje de un avión F-16. [7]
El equipo EVL de la UIC lanzó CAVE2 en octubre de 2012. [8] Similar al CAVE original, es un entorno inmersivo 3D pero se basa en paneles LCD en lugar de proyección.
