Realitat mixta

La realitat mixta o MR (sigla de l'anglès, Mixed Reality) consisteix a combinar mons virtuals amb el món real (físic) en temps real. Aquesta combinació permet crear nous espais en els quals interaccionen tant objectes i/o persones reals com virtuals. És a dir, es pot considerar com una mescla entre la realitat, realitat augmentada, virtualitat augmentada i realitat virtual.

El terme realitat mixta no s'ha de confondre amb el de realitat augmentada o AR. La realitat augmentada genera els estímuls a temps real per a la interacció de l'usuari, els quals se superposen sobre l'entorn físic d'aquest; mentre que la realitat mixta no només permet la interacció de l'usuari amb l'entorn virtual sinó que també permet que objectes físics de l'entorn immediat de l'usuari serveixin com a elements d'interacció amb l'entorn virtual.

Definició i característiques

[modifica]

L'any 1994 Paul Milgram i Fumio Kishino van definir el concepte de realitat mixta com a qualsevol lloc entre els extrems del continu de la virtualitat. Aquest continu de la virtualitat s'estén des del món completament real fins a l'entorn completament virtual, trobant-se entremig d'aquests la realitat augmentada i la realitat virtual.[1]

Esquema del Continu de la Virtualitat definit per P. Milgram i F. Kishino

Alguns autors consideren que la RM ha de presentar els següents trets:[2]

  • Una combinació de realitat augmentada i virtual, on dispositius i aplicacions de realitat mixta poden barrejar ambdues tecnologies en el mateix ambient.
  • Característiques més avançades que la realitat augmentada: un nivell d'integració i interacció del món virtual tant en l'ambient com en l'usuari més alt.

També hi ha autors que la descriuen com a sinònim de la realitat augmentada, la substitueix, ja que no troben diferencies apreciables. Altres, la descriuen com un producte de màrqueting.

Característiques

[modifica]

La realitat mixta pot tenir característiques similars a la realitat augmentada o virtual, però en podem determinar les següents característiques:

  • Combinació d'ambients i objectes reals i virtuals amb gràfics en 3d.[3]
  • El nivell de virtualitat: no ha de ser completament generat per ordinador.[2] Les recreacions són sobretot visuals, tot i que es poden simular altres sentits.[2][4][5]
  • El nivell d'immersió per part de l'usuari ha de ser més elevat que a la RA.[2]
  • És plenament interactiva.[3] L'usuari pot interactuar amb el món virtual a través de la realitat, manipulant aspectes de l'ambient, amb comandaments físics o amb gestos.[2]
  • Les recreacions virtuals i interaccions son en temps real i sincronitzades.[3]
  • Els ambients físics i virtuals en la realitat mixta, poden ser en exteriors, interiors, o una combinació d'ambdós, amb els usuaris al mateix espai o separats.[2]
  • Pot tenir un usuari o múltiples, de manera simultània i coordinada.[2] Els usuaris poden ser geolocalitzats.

Avantatges i desavantatges de la RM

[modifica]

Avantatges de la RM:

  • Creació i immersió en nous mons.[6]
  • Interacció en temps real.
  • Combinació del món real i virtual.[3][4][7][8]
  • Tecnologia en desenvolupament i millora continua.
  • Creació d'experiències més enllà de la pantalla. Els dispositius seran capaços de transmetre el tacte, l'olor i el gust.[2][4][5]
  • Compromís: l'experiència directa sedueix els usuaris.[9]
  • Universalitat: absència de barreres geogràfiques.[9]
  • Mons i experiències noves: la RM permet crear mons on podem interactuar amb éssers extingits o d'èpoques pasades.[9]
  • Polivalent: El seu ús va més enllà de les pantalles, i en molts àmbits.[9]

Desavantatges de la RM:

  • Alt cost dels materials (Hardware).[4]
  • Necessitat de programari específic (Software).[4]
  • Desconeixement, es una tecnologia en desenvolupament.

Principi de funcionament

[modifica]

Com ja s'ha dit, la realitat mixta permet la incorporació d'objectes gràfics generats per ordinador en una escena tridimensional del món real o bé la incorporació d'objectes reals en un món virtual. El principi de funcionament d'aquesta tecnologia és molt complex, però a grans trets es podria entendre de les següents maneres:

  1. Per al cas en el qual es pretén introduir un objecte a un món virtual, primer es procedeix a registrar a l'usuari o objecte en temps real i en imatges tridimensionals; aquestes imatges en 3D es podran introduir al món virtual. L'usuari podrà veure el resultat mitjançant una interfície en l'ordinador. Fins al moment, aquesta aplicació s'ha utilitzat majoritàriament en videojocs, com ara el EyeToy per la consola PlayStation 2 de Sony.
  2. En canvi, en el cas de la introducció d'objectes virtuals en el món real, el sistema es basa a crear una interfície amb marques a les quals un ordinador pot respondre havent realitzat una prèvia lectura d'aquestes mitjançant una càmera de vídeo o càmera web.

Les marques de la interfície solen ser impressions en blanc i negre sobre una suport rígid. La informació que capta la càmera de la interfície serà el codi amb el qual l'ordinador podrà generar les imatges virtuals corresponents i les pugui situar en l'escena virtual segons la posició i rotació de les marques.

Principals camps d'aplicació de la RM

[modifica]

La realitat mixta s'està implementant en un gran nombre d'aplicacions, s'està començant a manifestar en la indústria de l'entreteniment i l'art, així com comença a diversificar-se en el món de l'educació i dels negocis.

Els principals camps on s'està aplicant actualment la realitat mixta son:

Educació

[modifica]

La realitat mixta pot transformar l'educació en una experiència immersiva. Els estudiants poden tocar i manipular objectes facilitant una millor comprensió. A més, també poden interactuar amb conjunts de dades, fórmules complexes, i conceptes abstractes; la RM pot esdevenir fonamental en les STEM:[10] permet crear espais on els estudiants utilitzen dades com el moviment físic o el posicionament per facilitar la comprensió de conceptes.[11] També gràcies a la Realitat Mixta, els alumnes d'FP poden practicar procediments, i així realitzar simulacions i experiments en laboratoris virtuals.[12] Altres camps on ja s'utilitza la realitat Mixta en l'educació són per exemple les ciències socials o l'art.[13]

Gestió interactiva de contingut del producte (IPCM)

[modifica]

L'IPCM permet transformar els productes d'un catàleg estàtic en models 3D interactius, per exemple en la indústria de la construcció. També s'utilitza aquesta tecnologia per obtenir una experiència immersiva i detallada dels projectes immobiliaris.[14]

Bèl·liques

[modifica]

Mitjançant la realitat mixta els soldats es connecten permanentment al centre de comandament, des del qual reben ordres i milloren les intervencions. També poden visualitzar mapes digitals o fer que rebin suport amb les seves armes.[15]

Procés de Fabricació i manufactura

[modifica]

La utilització d'un sistema de RM en la manufactura de productes, millora la productivitat, redueix costos i en millora la qualitat. Gràcies a la RM, els professionals poden accedir a instruccions projectades de forma virtual, deixant les mans lliures per operar. També permet monitorar les rutines dels empleats i millorar les seves condicions de treball, per exemple, amb l'ergonomia.[16]

Medicina i salut

[modifica]

La RM en l'àmbit de la salut, permet la visualització dels procediments abans de la cirurgia, la capacitació del personal d'infermeria, la millora de la comunicació entre metges i pacients, i la reducció del temps i de l'error humà en la cirurgia. Com a exemple: pot ajudar els cirurgians a localitzar els problemes, amb la superposició d'holografies.[17][18]

Altres camps on s'està utilitzant la RM son:

Exemples d'aplicació

[modifica]

Es podrien anomenar moltes més aplicacions de les presentades a continuació, de manera que aquí es presenten unes poques:

  • Pèndols de la Universitat d'Illinois

Una de les primeres aplicacions de realitat mixta va ser creada per Alfred Hubler de la University of Illinois. L'aplicació constava en que un pèndol virtual empenyia una pèndol real, i viceversa.

En l'experiment es connectava un pèndol mecànic a un de virtual que es movia segons equacions de moviment testades en el temps. Els investigadors enviaven dades del pèndol real al pèndol virtual, i enviaven informació del pèndol virtual a un motor que influenciava el moviment del pèndol real. Aquesta realitat mixta resultant va ser possible de crear gràcies a la velocitat computacional dels ordinadors d'avui en dia.

  • Interfície de realitat mixta

Creada per Kommerz. És un sistema que pot ser utilitzat en una gran varietat d'aplicacions, com ara, jocs, arquitectura i planificació de paisatges. La interfície permet controlar objectes virtuals en 3D tot utilitzant objectes reals (p. ex. joguines, geometries, caràcters especials...).

Es tracta d'una tecnologia en desenvolupament que consisteix en un HMD que incorpora dos càmeres compactes integrades. El HMD permet eliminar la diferència que apareixeria entre els dos ulls de l'observador en utilitzar dos càmeres diferents per cada ull. L'observador veurà objectes virtuals juntament amb altres reals, permetent a l'usuari saber la dimensió de l'objecte virtual, ja que ho pot comparar amb objectes reals. Aquests objectes reals són creats mitjançant ordinador i projectats en el món real d'una manera o altra mitjançant projectors, segons la distribució de les marques negres i blanques de les interfícies col·locades en l'entorn real.

  • MR al Second Life

El món virtual Second Life permet que l'usuari o avatar, pugui assistir a classes a la Universitat Harvard. En aquestes classes es poden veure en una pantalla al professor, com si l'avatar estigués realment seguint una classe a la universitat. Es tractarà de realitat mixta si aquesta projecció del professor de Harvard en la classe al Second Life és a temps real.

Tecnologies de visualització de realitat mixta

[modifica]

Els recursos necessàris per l'usuari d'RM son bàsicament un ordinador amb els requisits tècnics mínims, i un dispositiu de visualització. A diferència de la VR, la majoria de tecnologies de RM requereixen sensors i càmeres, que se situen externament, o bé poden estar incorporats als auriculars. La diadema proporciona una interfície a l'espectador per accedir al món virtual. En el futur i gràcies a la tecnologia 5G, la RM es desplegarà al núvol proporcionant una velocitat de latència molt reduïda.[23]

Diadema Microsoft Hololens
Exemple d'una C.A.V.E.
  • Head-up display: és un dispositiu que permet projectar informació sobre una superfície transparent que es troba davant de l'usuari.

Permet a l'usuari veure informació i/o imatges davant seu sense haver de moure el cap.

  • Head-Mounted display: és un dispositiu de visualització semblant a un casc, que permet reproduir imatges creades per ordinador sobre un ″display″ molt propera als ulls o directament sobre la retina dels ulls.
Exemple d'un Head-Mounted Display

Aquesta tecnologia permet a l'usuari introduir-se en un entorn de realitat virtual, realitat augmentada o realitat mixta, ja que en tenir el dispositiu tan a prop dels ulls els objectes virtuals projectats semblem formar part de l'entorn de l'usuari.

Referències

[modifica]
  1. ↑ Milgram, Paul; Takemura, Haruo; Utsumi, Akira; Kishino, Fumio «Augmented Reality: A class of displays on the reality-virtuality continuum». Proceedings of Telemanipulator and Telepresence Technologies.
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 Speicher, Maximilian; Hall, Brian; Nebeling, Michael «What Is Mixed reality». ACM CHI Conference on Human Factors in Computing Systems, 5-2019.
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 Sobota, Branislav; Korecko, Stefan; Hudák, Marian; Sivý, Martin. «10». A: Intech Open. Mixed Reality and Three-Dimensional Computer Graphics, 7 2020. 
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 Vásquez Rea, Dayana Alejandra «Desarrollo de un plan de implementación de tecnología de realidad mixta en el mercado ecuatoriano». Ponticifia Unversidad Catolica del Ecuador, 2017.
  5. ↑ 5,0 5,1 «Realidad mixta: tu ordenador será capaz de transmitir sensaciones» (en castellà), 12-06-2016. Arxivat de l'original el 17 d'octubre 2020. [Consulta: 15 octubre 2020].
  6. ↑ Bockholt, Nikolai. «Realidad virtual, realidad aumentada, realidad mixta. y ¿qué significa "inmersión" realmente?» (en castellà), 2017. [Consulta: 15 octubre 2020].[Enllaç no actiu]
  7. ↑ «Envisioning the Future with Windows Mixed Reality» (Vídeo en línia) (en angles), 01-06-2016. [Consulta: 15 octubre 2020].
  8. ↑ «¿Cuál es la diferencia entre REALIDAD VIRTUAL, MIXTA y AUMENTADA?» (Video en línia) (en castellà), 13-02-2019. [Consulta: 15 octubre 2020].
  9. ↑ 9,0 9,1 9,2 9,3 «Beneficios de la Realidad Mixta en Educación» (en castellà), 27-05-2019. [Consulta: 15 octubre 2020].
  10. ↑ Pillat, Remo; Nagendran, Arjun; Lindgren, Robb. «A Mixed Reality system for teaching Stem content using Embodied Learning and Whole-Body Metaphors» (en anglès). University of Central Florida, 2012. [Consulta: 16 octubre 2020].
  11. ↑ «Moment – Mixed Reality STEAM Education» (en anglès). Peer/ IxD Awards, 2017. Arxivat de l'original el 18 d’octubre 2020. [Consulta: 15 octubre 2020].
  12. ↑ «What is Virtual Reality & Its Applications?» (en anglès). Chronicloop, 2017. [Consulta: 15 octubre 2020].
  13. ↑ «Innovative technologies: mixed reality in education. Boosting students learning experience» (en anglès). Acer for Education, 2017. [Consulta: 16 octubre 2020].
  14. ↑ «Virtual Reality (VR) and Augmented Reality (AR) in real estate» (en anglès). BNP Paribas real State, 07-02-2019. [Consulta: 16 octubre 2020].
  15. ↑ Sánchez, J.M. «Realidad aumentada en el campo de combate: el ejército de EE.UU. se lo plantea» (en castellà). ABC, 24-09-2018. [Consulta: 18 octubre 2020].[Enllaç no actiu]
  16. ↑ «Beneficios de aplicar la realidad mixta a los procesos de fabricación» (en castellà), 09-07-2019. [Consulta: 18 octubre 2020].
  17. ↑ «Is Mixed Reality the Future of the Healthcare Industry?» (en anglès). Fingent Blog, 09-10-2020. [Consulta: 18 octubre 2020].
  18. ↑ «Mixed Reality – AR, VR and Holograms for the Medical Industry» (en anglès). RealVision VR, 15-12-2018. [Consulta: 18 octubre 2020].
  19. ↑ Pilgrim, M.; Bouchlaghem, D.; Loveday, D.; Holmes, M. «A mixed reality system for building form and data representation». IEEE, 2001. [Consulta: 15 octubre 2020].
  20. ↑ «A fashion show using mixed reality with a Hololens» (Vídeo en línia) (en anglès). BBC News, 30-09-2016. [Consulta: 18 octubre 2020].
  21. ↑ «Enhancing cultural tourism by a mixed realityapplication for outdoor navigation and informationbrowsing using immersive devices» (en anglès). IOP Publishing, 2018. [Consulta: 16 octubre 2020].
  22. ↑ «Applying mixed reality to entertainment» (en anglès). IEEE, 2003. [Consulta: 17 octubre 2020].
  23. ↑ «Las mejores aplicaciones de realidad mixta de la actualidad» (en castellà). Technology, L. E. I., 19-11-2019. [Consulta: 16 octubre 2020].
A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Realitat mixta