Inmersión (realidad virtual)

Uno de los primeros dispositivos diseñados para parecerse y funcionar como un casco de realidad virtual fue el estereoscopio . Fue inventado en la década de 1830, durante los inicios de la fotografía, y utilizaba una imagen ligeramente diferente en cada ojo para crear una especie de efecto 3D. ^{[ 16 ]} Sin embargo, a medida que la fotografía continuó desarrollándose a finales del siglo XIX, los estereoscopios se volvieron cada vez más obsoletos. La tecnología inmersiva se hizo más accesible para el público en 1957, cuando Morton Heilig inventó la experiencia cinematográfica Sensorama , que incluía altavoces, ventiladores, generadores de olores y una silla vibratoria para sumergir al espectador en la película. ^{[ 14 ]} Al imaginar los cascos de realidad virtual que vemos hoy en día, debemos reconocer el mérito de The Sword of Damocles, inventado en 1968, que permitía a los usuarios conectar sus cascos de realidad virtual a una computadora en lugar de a una cámara. En 1991, Sega lanzó el casco Sega VR, diseñado para uso doméstico y en máquinas recreativas, pero solo se lanzó la versión arcade debido a dificultades técnicas. ^{[ 14 ]} La realidad aumentada comenzó a desarrollarse rápidamente en la década de 1990 cuando Louis Rosenberg creó Virtual Fixtures , que fue el primer sistema de realidad aumentada totalmente inmersivo , utilizado para la Fuerza Aérea . La invención mejoró el rendimiento del operador en tareas manuales en ubicaciones remotas mediante el uso de dos controles robóticos en un exoesqueleto. ^{[ 14 ]} La primera introducción de la realidad aumentada mostrada a una audiencia en vivo fue en 1998, cuando la NFL mostró por primera vez una línea amarilla virtual para representar la línea de scrimmage/primer down. En 1999, Hirokazu Kato desarrolló ARToolkit, que era una biblioteca de código abierto para el desarrollo de aplicaciones de RA. Esto permitió a las personas experimentar con RA y lanzar aplicaciones nuevas y mejoradas. ^{[ 14 ]} Más tarde, en 2009, la revista Esquire fue la primera en usar un código QR en la portada de su revista para proporcionar contenido adicional. Tras su lanzamiento en 2012, Oculus revolucionó la realidad virtual y recaudó 2,4 millones de dólares, comenzando a distribuir sus modelos de preproducción a desarrolladores. Facebook adquirió Oculus por 2.000 millones de dólares en 2014, lo que demostró al mundo la trayectoria ascendente de la realidad virtual. ^{[ 14 ]} En 2013, Google anunció sus planes para desarrollar su primer casco de realidad aumentada, Google Glass.La producción se detuvo en 2015 por motivos de privacidad, pero se relanzó en 2017 exclusivamente para empresas. En 2016, Pokémon Go arrasó en todo el mundo y se convirtió en una de las aplicaciones más descargadas de todos los tiempos. Fue el primer juego de realidad aumentada accesible a través del teléfono móvil.

Una experiencia tecnológica totalmente inmersiva se produce cuando se combinan todos los elementos de la vista, el oído y el tacto. Una verdadera experiencia inmersiva debe realizarse con realidad virtual o realidad aumentada, ya que ambos tipos utilizan todos estos elementos. ^{[ 17 ]} La interactividad y la conectividad son el eje central de la tecnología inmersiva. No se trata de situar a una persona en un entorno completamente diferente, sino de presentarle virtualmente un nuevo entorno y brindarle la oportunidad de aprender a vivir e interactuar con él de forma óptima.

La realidad virtual es la principal fuente de tecnología inmersiva que permite al usuario sumergirse por completo en un entorno totalmente digital que replica otra realidad. ^{[ 18 ]} Los usuarios deben usar un casco, controles manuales y auriculares para tener una experiencia totalmente inmersiva donde puedan utilizar movimientos/reflejos. ^{[ 15 ]} También hay juegos omnipresentes que utilizan ubicaciones del mundo real dentro del juego. ^{[ 18 ]} Esto sucede cuando la interacción del usuario en un juego virtual lo lleva a interactuar en la vida real. Algunos de estos juegos pueden requerir que los usuarios se reúnan físicamente para completar las etapas. ^{[ 18 ]} El mundo de los videojuegos ha desarrollado una serie de videojuegos populares de realidad virtual , como Vader Immortal , Trover Saves the Universe y No Man's Sky . ^{[ 19 ]} El mundo de la tecnología inmersiva tiene muchas facetas que continuarán desarrollándose/expandiéndose con el tiempo.

Las tecnologías de hardware se desarrollan para estimular uno o más sentidos y crear sensaciones perceptualmente reales. Algunas tecnologías de visión son las pantallas 3D , las cúpulas completas , los visores y la holografía . Algunas tecnologías auditivas son los efectos de audio 3D , el audio de alta resolución y el sonido envolvente . La tecnología háptica simula respuestas táctiles.

Diversas tecnologías permiten interactuar y comunicarse con el entorno virtual, entre ellas las interfaces cerebro-computadora , el reconocimiento de gestos , las cintas de correr omnidireccionales y el reconocimiento de voz .

El software interactúa con la tecnología de hardware para renderizar el entorno virtual y procesar la entrada del usuario , proporcionando así una respuesta dinámica en tiempo real. Para lograrlo, el software suele integrar componentes de inteligencia artificial y mundos virtuales . Esto se realiza de forma diferente según la tecnología y el entorno; dependiendo de si el software necesita crear un entorno totalmente inmersivo o mostrar una proyección sobre el entorno ya existente que el usuario está observando.

Cada día surgen nuevos campos de estudio vinculados a la realidad virtual inmersiva. Los investigadores ven un gran potencial en las pruebas de realidad virtual como métodos de entrevista complementarios en la atención psiquiátrica. ^{[ 46 ]} En estudios, la realidad virtual inmersiva también se ha utilizado como herramienta educativa, donde la visualización de estados psicóticos se ha empleado para lograr una mayor comprensión de pacientes con síntomas similares. ^{[ 47 ]} Existen nuevos métodos de tratamiento para la esquizofrenia ^{[ 48 ]} y otras áreas de investigación de reciente desarrollo donde se espera que la realidad virtual inmersiva logre mejoras son la educación en procedimientos quirúrgicos, ^{[ 49 ]} programas de rehabilitación de lesiones y cirugías ^{[ 50 ]} y la reducción del dolor del miembro fantasma. ^{[ 51 ]}

En el ámbito del diseño arquitectónico y la ciencia de la construcción , se adoptan entornos virtuales inmersivos para facilitar a arquitectos e ingenieros de construcción la mejora del proceso de diseño mediante la asimilación de su sentido de escala, profundidad  y conciencia espacial . Estas plataformas integran el uso de modelos de realidad virtual y tecnologías de realidad mixta en diversas funciones de la investigación en ciencia de la construcción, ^{[ 52 ]} operaciones de construcción , ^{[ 53 ]} capacitación de personal, encuestas a usuarios finales, simulaciones de rendimiento ^{[ 54 ]} y visualización de modelado de información de construcción . ^{[ 55 ] [ 56 ]} Las pantallas montadas en la cabeza (con sistemas de 3 y 6 grados de libertad ) y las plataformas CAVE se utilizan para la visualización espacial y la navegación de modelado de información de construcción (BIM) para diferentes propósitos de diseño y evaluación. ^{[ 57 ]} Los clientes, arquitectos y propietarios de edificios utilizan aplicaciones derivadas de motores de juegos para navegar por modelos BIM a escala 1:1, lo que permite una experiencia de recorrido virtual por edificios futuros. ^{[ 56 ]} Para tales casos de uso, la mejora del rendimiento de la navegación espacial entre visores de realidad virtual y pantallas de escritorio 2D se ha investigado en varios estudios, algunos de los cuales sugieren una mejora significativa en los visores de realidad virtual ^{[ 58 ] [ 59 ]} mientras que otros indican que no hay una diferencia significativa. ^{[ 60 ] [ 61 ]}  Los arquitectos e ingenieros de construcción también pueden utilizar herramientas de diseño inmersivo para modelar varios elementos de construcción en interfaces CAD de realidad virtual, ^{[ 62 ] [ 63 ]} y aplicar modificaciones de propiedades a los archivos de modelado de información de construcción (BIM) a través de dichos entornos. ^{[ 55 ] [ 64 ]}

En la fase de construcción de edificios, se utilizan entornos inmersivos para mejorar la preparación del sitio, la comunicación y colaboración de los miembros del equipo en el sitio, la seguridad ^{[ 65 ] [ 66 ]} y la logística . ^{[ 67 ]} Para la capacitación de trabajadores de la construcción, los entornos virtuales han demostrado ser altamente efectivos en la transferencia de habilidades con estudios que muestran resultados de rendimiento similares a la capacitación en entornos reales. ^{[ 68 ]} Además, las plataformas virtuales también se utilizan en la fase de operación de edificios para interactuar y visualizar datos con dispositivos de Internet de las Cosas (IoT) disponibles en los edificios, la mejora de procesos y también la gestión de recursos. ^{[ 69 ] [ 70 ]}

Los estudios de ocupantes y usuarios finales se realizan a través de entornos inmersivos. ^{[ 71 ] [ 72 ]} Las plataformas virtuales  inmersivas involucran a los futuros ocupantes en el proceso de diseño del edificio al proporcionar una sensación de presencia a los usuarios mediante la integración de maquetas de preconstrucción y modelos BIM para la evaluación de opciones de diseño alternativas en el modelo del edificio de manera oportuna y rentable. ^{[ 73 ]} Estudios que realizan experimentos con humanos han demostrado que los usuarios se desempeñan de manera similar en actividades diarias de oficina (identificación de objetos, velocidad de lectura y comprensión) dentro de entornos virtuales inmersivos y entornos físicos de referencia. ^{[ 71 ]} En el campo de la iluminación , se han utilizado auriculares de realidad virtual para investigar la influencia de los patrones de fachada en las impresiones perceptivas y la satisfacción de un espacio simulado iluminado por luz natural . ^{[ 74 ]}  Además, los estudios de iluminación artificial han implementado entornos virtuales inmersivos para evaluar las preferencias de iluminación de los usuarios finales de escenas virtuales simuladas con el control de las persianas y las luces artificiales en el entorno virtual. ^{[ 72 ]}

Para la ingeniería y el análisis estructural , los entornos inmersivos permiten al usuario concentrarse en las investigaciones estructurales sin distraerse demasiado al operar y navegar por la herramienta de simulación. ^{[ 75 ]} Se han diseñado aplicaciones de realidad virtual y aumentada para el análisis de elementos finitos de estructuras de cáscara . Utilizando un lápiz óptico y guantes de datos como dispositivos de entrada, el usuario puede crear, modificar mallas y especificar condiciones de contorno. Para una geometría simple, se obtienen resultados codificados por colores en tiempo real  cambiando las cargas en el modelo. ^{[ 76 ]}  Algunos estudios han utilizado redes neuronales artificiales (RNA) o métodos de aproximación para lograr la interacción en tiempo real para la geometría compleja y para simular su impacto  a través de guantes hápticos . ^{[ 77 ]} También se han logrado simulaciones de estructuras a gran escala y puentes en entornos virtuales inmersivos. El usuario puede mover las cargas que actúan sobre el puente y los resultados del análisis de elementos finitos se actualizan inmediatamente utilizando un módulo de aproximación. ^{[ 78 ]}