Poder asistir a un meeting o reunión de forma remota es algo que hoy en día tenemos más que asumido. Cuando pensamos en telepresencia, lo primero que se nos pasa por la cabeza es utilizar una llamada telefónica o enviar nuestra imagen mediante una webcam tradicional.
Sin embargo, en los últimos años el concepto de la realidad virtual abre un nuevo abanico de posibilidades en cuanto a la telepresencia se refiere.

Realidad virtual

A modo de resumen, la realidad virtual es un conjunto de técnicas que permiten al usuario (o usuarios) situarse en un entorno o escena virtual, creando además la sensación de que éste se encuentra en dicho espacio físico, utilizando para ello sensores que le permiten moverse, girar la cabeza, saltar, etc.
Para lograr esta inmersión, es necesario utilizar un dispositivo conocido como HMD (head-mounted display), que comúnmente denominados como gafas o casco de realidad virtual y mediante el cual el usuario verá el mundo virtual (normalmente en primera persona). Aunque existen muchos fabricantes e implementaciones distintas (HTC Vive, Oculus Rift, Microsoft Mixed Reality) todas ellas se basan en lo mismo: el usuario se coloca en la cabeza el dispositivo de realidad virtual y se colocan a su alrededor una serie de sensores que permiten realizar un seguimiento en tiempo real (tracking) de los movimientos y acciones de este dispositivo. Por supuesto, además del casco, es posible añadir tantos sensores como deseemos, de forma que podamos conocer la posición de las manos o las piernas del usuario.

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Oculus Rift y HTC Vive son dos de los dispositivos de realidad virtual más populares

Captura de movimiento

En todo entorno virtual tridimensional, un objeto se encuentra definido espacialmente por dos parámetros, su posición y su rotación, cada uno de los cuales posee tres coordenadas (x, y, z) que nos permiten conocer de manera unívoca la situación del objeto. El proceso de obtención, procesamiento y finalmente interpretación de estos datos se conoce como Mocap (motion capture o captura de movimiento) y está tremendamente extendido en el mundo del cine y los videojuegos. De esta forma, si almacenáramos esta información y la enviáramos mediante algún protocolo de red, podríamos interpretar esas posiciones en el espacio en otro entorno virtual remoto. La forma en que se envía la información referente a la posición de estos sensores es un punto crítico a la hora de implementar un sistema de telepresencia virtual, ya que estos sistemas de seguimiento capturan una enorme cantidad. No debemos enviar demasiadas actualizaciones de posición porque podría saturar la red, o llegar a bloquear el sistema receptor.

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Captura de movimiento utilizando el dispositivo HTC Vive, dos controles (manos) y dos trackers (pies)

Avatar virtual

Es el momento de introducir el concepto de avatar virtual y de cinemática inversa. Un avatar virtual, como su propio nombre indica, no deja de ser una representación humanoide modelada y diseñada en 3D, y que está presente en este entorno virtual.

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Avatar virtual humanoide con estética de androide

Cinemática inversa

Por otra parte, la cinemática inversa es un término que se utiliza en robótica para definir el conjunto de técnicas que permiten determinar el movimiento de una cadena de articulaciones, de tal forma que el punto final de dicha cadena se sitúe en una posición concreta. En el caso que nos ocupa, la cinemática inversa nos permite conocer cómo han de moverse las diferentes articulaciones de nuestro avatar virtual para simular un movimiento realista, por ejemplo: cómo ha de colocarse el hombro cuando levantamos el brazo por encima de la cabeza.

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Brazo robótico utilizando cinemática inversa para calcular las posiciones y rotaciones y de sus articulaciones para alcanzar el objetivo (bola roja)

Para que a un avatar virtual se le puedan aplicar los cálculos de cinemática inversa, éste ha de tener una estructura de huesos, similar a la estructura ósea humana, aunque normalmente mucho más simplificada. Al proceso de construir este sistema de huesos se le conoce como rigging, y es normalmente una tarea complicada si deseamos esperar resultados muy realistas (también es posible generar la estructura de huesos de forma automática, aunque no tan precisa).

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Estructura de huesos o rig en un modelo humanoide en Blender

Telepresencia

Así pues, con todos estos ingredientes (realidad virtual, captura de movimiento, avatar virtual y cinemática inversa) ya podemos crear el sistema de telepresencia virtual. La forma más sencilla consistiría en desarrollar un sistema que capture los movimientos de los sensores (cabeza, manos, piernas, etc.) y que envíe a un sistema cliente esta información. El cliente que recibe los datos se encargará de procesarlos, generar el avatar virtual y hacer que éste realice las mismas acciones que el usuario remoto está llevando a cabo, utilizando los cálculos de cinemática inversa aplicados a nuestro avatar virtual.

Los sistemas de captura de movimiento actuales, incluso los más asequibles, ya proporcionan resultados suficientemente fiables como para obtener resultados precisos, y es sin duda en el apartado de la comunicación donde más se está haciendo hincapié actualmente. Con la llegada de importantes mejoras en las redes de telecomunicaciones, como lo será el 5G (la próxima generación de comunicaciones en telefonía móvil) se pretende no solo que estos sistemas sean capaces de enviar y recibir más información, sino también que lo hagan de forma más rápida y segura, de forma que sea posible capturar, enviar y recibir la información de los movimientos de un usuario con el menor retardo o delay posible.

Diego Gallego García

Diego Gallego García

Desarrollador en Innovación Tecnológica

Ingeniero Informático graduado en la Universidad de Salamanca, actualmente especializado en el desarrollo de aplicaciones basadas en tecnologías tales como la Realidad Virtual y la Realidad Aumentada. Apasionado por las nuevas tecnologías y el desarrollo de videojuegos.

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