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Un casco de realidad virtual (o casco de RV ) es un dispositivo montado en la cabeza que utiliza pantallas 3D cercanas a los ojos y seguimiento posicional para proporcionar un entorno de realidad virtual para el usuario. Los cascos de RV se utilizan ampliamente con los videojuegos de RV , pero también se utilizan en otras aplicaciones, incluidos simuladores y entrenadores. Los cascos de RV suelen incluir una pantalla estereoscópica (que proporciona imágenes separadas para cada ojo), sonido estéreo y sensores como acelerómetros y giroscopios para rastrear la pose de la cabeza del usuario para que coincida con la orientación de la cámara virtual con las posiciones de los ojos del usuario en el mundo real. [1]
Los cascos de realidad virtual suelen utilizar al menos una IMU MEMS para el seguimiento de movimiento de tres grados de libertad (3DOF) y, opcionalmente, más tecnología de seguimiento para el seguimiento de movimiento de seis grados de libertad (6DOF). Los dispositivos 6DOF suelen utilizar un algoritmo de fusión de sensores para fusionar los datos de la IMU y cualquier otra fuente de seguimiento, normalmente uno o más sensores externos, o un seguimiento "de adentro hacia afuera" utilizando cámaras orientadas hacia afuera integradas en el casco. Los algoritmos de fusión de sensores que se utilizan suelen ser variantes de un filtro Kalman . Los cascos de realidad virtual pueden admitir controladores de movimiento , que de manera similar combinan entradas de acelerómetros y giroscopios con el sistema de seguimiento de movimiento del casco.
La mayoría de los cascos de realidad virtual dependen de una computadora personal para funcionar. Algunos cascos "autónomos" se basan en un sistema operativo móvil y hardware similar al de un teléfono inteligente , lo que permite que las aplicaciones de realidad virtual se ejecuten directamente en el dispositivo, al mismo tiempo que permiten que las aplicaciones de realidad virtual se transmitan desde una PC a través de una conexión USB o Wi-Fi . Los cascos y visores de realidad virtual también se han diseñado para teléfonos inteligentes, donde la pantalla del dispositivo se ve a través de lentes que actúan como un estereoscopio , en lugar de usar pantallas internas dedicadas.
VPL Research fue una empresa que fabricó los primeros cascos de realidad virtual en la década de 1980. [2]
El Sega VR se anunció en 1991 y se vio a principios de 1993 en el CES de invierno . Nunca se lanzó para consolas, [3] pero se utilizó para la atracción arcade de simulador de movimiento Sega VR-1 en 1994. [4] [5] Otro de los primeros auriculares VR, el Forte VFX1 , se anunció en el CES de 1994. El VFX-1 tiene pantallas estereoscópicas, seguimiento de cabeza de 3 ejes y auriculares estéreo. [6]
En 1997, Sony lanzó el Glasstron , que tiene un sensor de posición opcional que permite al usuario ver el entorno, con una perspectiva que se mueve a medida que se mueve la cabeza del usuario, lo que brinda una profunda sensación de inmersión. Estos cascos de realidad virtual brindaron a los jugadores de MechWarrior 2 una nueva perspectiva visual para ver el campo de batalla desde el interior de la cabina de su nave. Sin embargo, estos primeros cascos fracasaron comercialmente debido a su tecnología limitada, [7] [8] y John Carmack los describió como "mirar a través de tubos de papel higiénico ". [9]
En 2012, comenzó una campaña de financiación colectiva para un auricular VR conocido como Oculus Rift ; el proyecto fue liderado por varios desarrolladores de videojuegos destacados , incluido John Carmack [7], quien más tarde se convirtió en el CTO de la empresa . [10] En marzo de 2014, la empresa matriz del proyecto, Oculus VR, fue adquirida por Facebook por $ 2 mil millones. [11] La versión final orientada al consumidor de Oculus Rift comenzó a enviarse el 28 de marzo de 2016. [12]
En marzo de 2014, Sony presentó un prototipo de auricular para PlayStation 4 , [13] que luego se denominó PlayStation VR . [14] En 2014, Valve presentó algunos prototipos de auriculares, [15] lo que llevó a una asociación con HTC para producir Vive , que se centra en entornos de realidad virtual "a escala de habitación" en los que los usuarios pueden navegar e interactuar de forma natural. El auricular utiliza la plataforma de software " SteamVR " de Valve. [16] Vive se lanzó en abril de 2016 [17] y PlayStation VR en octubre de 2016. [18]
Google lanzó una serie de especificaciones y kits de bricolaje asociados para visores de realidad virtual conocidos como Google Cardboard ; estos visores pueden construirse utilizando materiales de bajo costo (y un teléfono inteligente con giroscopio), como cartón (de ahí el nombre). Samsung Electronics se asoció con Oculus VR para desarrollar conjuntamente el Samsung Gear VR (que solo es compatible con algunos dispositivos Samsung Galaxy ). LG Electronics desarrolló un auricular con pantallas dedicadas para su teléfono inteligente LG G5 conocido como LG 360 VR. [19] [20] [21] [22] En marzo de 2017, Microsoft lanzó una plataforma para auriculares de realidad virtual y mixta que se ejecutan en Windows 10 conocida como Windows Mixed Reality , con auriculares de realidad virtual de múltiples socios, incluidos los fabricantes de PC Acer , Dell , HP Inc. y Lenovo . [23]
En 2018, Oculus lanzó Oculus Go , un auricular independiente capaz de ejecutar aplicaciones de realidad virtual en hardware informático móvil integrado, por lo que no necesita una PC o un teléfono inteligente insertado para funcionar. [24] En junio de 2019, Valve lanzó su propio auricular SteamVR interno, Valve Index . [25] En un informe de octubre de 2019, Trend Force identificó a Sony, Facebook (Oculus) y HTC como los tres mayores fabricantes de hardware de realidad virtual. [26] En 2019, Facebook lanzó Oculus Quest de primera generación , un sucesor del concepto Oculus Go que admite controladores de movimiento y seguimiento posicional con 6DOF. [27] [28]
Existen diferentes ópticas y cualidades visuales que afectan la forma en que una persona percibe la calidad de la imagen y cómo experimenta el mundo virtual. La claridad de la imagen depende de la resolución de la pantalla, la calidad óptica, la frecuencia de actualización y el campo de visión. [29]
Debido a que los cascos de realidad virtual extienden una sola pantalla a lo largo de un amplio campo de visión (hasta 110° para algunos dispositivos según los fabricantes), el factor de aumento hace que los fallos en la tecnología de visualización sean mucho más evidentes. Un problema es el llamado efecto de puerta de pantalla , donde los espacios entre filas y columnas de píxeles se vuelven visibles, como si se estuviera mirando a través de una puerta de pantalla . [30] Esto era especialmente notorio en los primeros prototipos y kits de desarrollo, [8] que tenían resoluciones más bajas que las versiones comerciales.
Las lentes de los auriculares son responsables de mapear la pantalla cercana a un campo de visión amplio, [31] [32] al mismo tiempo que brindan un punto de enfoque distante más cómodo . Un desafío con esto es brindar consistencia en el enfoque: debido a que los ojos pueden girar libremente dentro de los auriculares, es importante evitar tener que volver a enfocar para prevenir la fatiga visual .
Las lentes Fresnel se utilizan comúnmente en los cascos de realidad virtual debido a su estructura compacta y liviana. [33] [34] Las lentes no utilizan múltiples piezas de material en sus lentes como otras lentes, sino que la lente se dividirá en secciones, lo que permitirá que el individuo tenga un rango de visión más amplio. El problema observado con las lentes consiste en ver las crestas de las lentes cuando el casco no está correctamente alineado en la cabeza. [29] [34]
Las lentes introducen distorsión y aberración cromática , que normalmente se corrigen mediante software . [31] [34] Las lentes también se pueden ajustar dinámicamente para tener en cuenta la prescripción de anteojos del usuario, de modo que este pueda usar los auriculares sin anteojos correctivos. [35]
Los cascos de realidad virtual tienen requisitos significativamente más altos en cuanto a latencia (el tiempo que transcurre desde que se produce un cambio en la entrada hasta que se produce un efecto visual) que los videojuegos comunes. [36] Si el sistema es demasiado lento para reaccionar al movimiento de la cabeza, puede provocar que el usuario experimente un mareo por realidad virtual , una especie de cinetosis. [37] Según un ingeniero de Valve, la latencia ideal sería de entre 7 y 15 milisegundos . [38]
La unidad de procesamiento gráfico (GPU) también debe ser lo suficientemente potente como para reproducir la cantidad de fotogramas necesaria. Oculus citó la limitada potencia de procesamiento de Xbox One y PlayStation 4 como la razón por la que apuntaron al mercado de juegos para PC con sus primeros dispositivos. [39]
La representación foveada es una nueva técnica para reducir la carga de trabajo de representación. Utiliza hardware de seguimiento ocular para determinar en qué punto está mirando el usuario y reduce la resolución de representación a medida que se aleja de la mirada del usuario. Esto puede resultar imperceptible para el usuario porque la visión periférica humana es mucho menos sensible que la fóvea . [40]
En la actualidad, se utilizan cascos de realidad virtual como medio para capacitar a los estudiantes de medicina en cirugía . Les permite realizar procedimientos esenciales en un entorno virtual y controlado. Los estudiantes realizan cirugías en pacientes virtuales, lo que les permite adquirir las habilidades necesarias para realizar cirugías en pacientes reales. [ cita requerida ] También permite a los estudiantes volver a ver las cirugías desde la perspectiva del cirujano principal . [ 41 ]
Tradicionalmente, los estudiantes tenían que participar en las cirugías y, a menudo, se perdían partes esenciales. Ahora, con el uso de cascos de realidad virtual, los estudiantes pueden ver los procedimientos quirúrgicos desde la perspectiva del cirujano principal sin perderse partes esenciales. Los estudiantes también pueden pausar, rebobinar y avanzar rápidamente las cirugías. También pueden perfeccionar sus técnicas en un casco real, montado en un entorno libre de riesgos. [42]
Además de con fines de formación, los cascos de realidad aumentada ya se utilizan también para cirugías guiadas por imágenes . [ cita requerida ]
Los teléfonos inteligentes montados en auriculares de realidad virtual se han utilizado para capturar vídeos e imágenes de alta calidad de la retina para documentar lesiones retinianas periféricas. [43]
Las Fuerzas Armadas de los Estados Unidos han utilizado cascos de realidad virtual , una herramienta especialmente útil para entrenar al personal militar sin ponerlo en peligro. [44]
El casco de realidad virtual permite al personal militar interactuar con personas de realidad virtual para que parezca real. Pueden hablar entre sí y realizar diversas acciones para que el mundo de realidad virtual parezca que están en el mundo real. También existen desventajas y ventajas cuando el personal militar usa el casco. La desventaja es que el casco está hecho para un área interior, con un ambiente fresco y lejos de cualquier calor, por lo que cuando el personal militar solo tiene el casco puesto, sin equipo militar, no es como su entrenamiento básico. Las ventajas consisten en repetir las situaciones varias veces y el costo de tener el casco es menor, debido a que no se necesita equipo militar. [45]
La lente Fresnel se ha empleado comúnmente en la lente VR actual debido a su capacidad para lograr una estructura liviana y compacta.
Medios relacionados con Cascos de realidad virtual en Wikimedia Commons