Veamos, de forma resumida, las limitaciones que tenemos actualmente
para crear entornos virtuales de gran calidad centrándonos, ante todo,
en la parte visual del espacio virtual.
EL FLUJO DE INFORMACION
Idealmente, la cantidad de información de las señales ópticas emitidas
por los visualizadores del casco sensorial hacia el sistema ocular del
observador, tendría que ser la suficiente para poder percibir el
entorno artificial con la misma definición y calidad que el espacio
natural.
Desgraciadamente, en el presente, esta cualidad del espacio virtual es
prácticamente inalcanzable, al menos en los términos expuestos, por dos
motivos:
En primer lugar, los visualizadores empleados son, en casi todos los
casos, pequeñas pantallas de cristal líquido LCD's expresamente
diseñadas, en la mayoría de casos, para ser incorporadas en los conocidos
televisores de bolsillo. Si bien, la definición que ofrecen estas
diminutas pantallas es la adecuada para estos aparatos, no lo es,
en absoluto, para usarse en conjunción con un sistema óptico
convergente acoplado muy cerca del ojo, tal como es norma en casi todos
los cascos sensoriales.
En estas condiciones, la imagen no alcanza las cotas de perfección que
sería de desear.
Desde el punto de vista de la definición y contraste, dos pequeños
tubos de rayos catódicos (CRT's) darán mejores resultados, sin embargo
presentan graves problemas de tamaño y peso, pues, no hemos de olvidar
que el casco sensorial, habitáculo de las pantallas de visualización,
ha de ser ligero y lo más pequeño posible.
Veamos las características que, en cuanto a definición, ofrecían algunos
de los primeros prototipos construidos de cascos sensoriales con LCDs en 1995.
- AMES RESEARCH CENTER USA (320x240 pixels)
- VPL RESEARCH USA (360x240, 422x238 y 720x480 pixels)
- VIRTUAL RESEARCH USA (360x240 pixels)
- W INDUSTRIES INGLATERRA (276x327 pixels)
- POPOPTIX LABS USA (640x220 pixels)
- Otros modelos (545x335 pixels)
También es de destacar el monitor BOOM de Space Labs, diseñado hace ya
algunos años, el cual, usando un par de CRT's proporciona una definición
de 1280x500 pixels. No obstante, debido al mayor volumen y peso del
conjunto, el casco sensorial queda transformado, en este caso, en un
visor estereoscópico sostenido por un brazo articulado.
El poder separador del ojo, es decir, el ángulo mínimo para el cual se
ven separados dos puntos, es del orden de un minuto de arco
aproximadamente. Supongamos, entonces, que el ángulo de visión del casco
sensorial sea de 100°. En estas condiciones, las pantallas de
visualización tendrían que poseer una definición en sentido horizontal
de 6000 pixels para lograr una imagen de un realismo total desde el punto
de vista de la definición, un valor muy superior a los vistos hace un momento.
El problema de la definición se genera en el justo momento que decidimos
diseñar un visualizador con un gran ángulo de visión, característica
fundamental si lo que se pretende es diseñar un espacio virtual inmersivo.
Por ejemplo, si nos colocamos a sesenta y cinco centímetros de un monitor
de ordenador, donde la anchura efectiva de la imagen es del orden de
los veinticuatro centímetros, un sencillo cálculo trigonométrico nos
dice que el ángulo de visión de la pantalla es del orden de los veintiún
grados aproximadamente. Ciertamente, en estas condiciones, sólo una
pequeña parte del campo de visión del sistema ocular del usuario quedará
cubierto por la imagen de la pantalla.
Aplicando el mismo criterio anterior referente al poder separador del
ojo, encontramos que para obtener una imagen de muy alta definición, en
este ejemplo solamente son necesarios 1260 pixels en sentido horizontal,
un valor muy inferior al hallado para el casco sensorial. De hecho, la
definición que presentan algunos sistemas de vídeo de gran calidad
para ordenador, ronda el valor hallado.
Para el programador, el pixel, es uno de los miles de puntos que componen
una imagen en la pantalla. Sin embargo, para el especialista
en hardware, el pixel puede ser definido como un conjunto de triadas de
color. Puede decirse que, a medida que una imagen visualizada en determinada
pantalla presenta mejor definición, el pixel, "unidad de programación,"
reduce su cantidad de triadas de color. En el límite teórico, un pixel
estaría formado por una sola triada teniendo, entonces, la mayor definición
posible para esa pantalla en particular. A partir de ese momento, un mayor
aumento en la definición implicaría un nuevo diseño de la pantalla del
monitor.
Es en este punto cuando entra en juego el segundo motivo limitador que
impide conseguir la creación de un espacio virtual de gran calidad
desde el punto de vista visual, porque, ¿ De qué serviría intentar
ofrecer al observador imágenes de alta definición si el ordenador se
ve incapaz de manejarlas con la suficiente rapidez.?
Es conocido que la interactividad entre el observador y los objetos
del espacio virtual requiere generar la imagen o parte de ella en
tiempo real, con todos los problemas que ello conlleva. La velocidad en
la proyección de una película, por ejemplo, puede oscilar entre los
dieciocho y veinticuatro fotogramas o imágenes por segundo, siendo este
último valor el adoptado en la cinematografía profesional. La banda
sonora necesita una velocidad adecuada para conseguir un buen sonido
y la proyección propiamente dicha requiere, también, una determinada
velocidad para que las imágenes en la pantalla presenten la fluidez de
movimiento que en la realidad poseen.
La realidad virtual necesita, también, una determinada velocidad para
presentar cada una de las imágenes en los visualizadores para simular
el movimiento. Pero, en este caso, nos encontramos con el agravante que
partes de la imagen a "proyectar" en la mente del observador en un
momento determinado, hay que generarlas casi en el mismo instante si,
lo que pretendemos es construir un mundo interactivo que sustituya al
proceso secuencial, sin interactividad, de una película.
Es realmente molesto tomar alguna acción que implique cambios en el
espacio virtual y observar que estos se suceden con retraso respecto a la acción realizada. Es lo que se conoce en el argot de esta disciplina
como "latencia de la imagen". La manera lógica de solucionar el
problema es intentar disminuir el tiempo que emplea el sistema en
conformar cada uno de los objetos visualizados o, dicho con otras
palabras, aumentando la potencia del sistema, con lo cual, dicho tiempo
se irá reduciendo. En el límite, impuesto por la tecnología disponible,
el número de imágenes generadas por segundo es , en casi todos los
casos, inferior al valor óptimo. De hecho, las velocidades actuales se
mueven desde las dos imágenes por segundo hasta las quince imágenes
en sistemas más evolucionados.
Es evidente que cuanta más defición y detalle muestre el espacio
virtual, más lenta será la presentación de cada imagen. La única
solución es llegar a un compromiso entre la calidad del espacio virtual
y la velocidad de presentación de cada una de las imágenes que, una tras
otra, crearán el movimiento de la escena. Aún actuando de esta manera,
es decir, generando imágenes a una velocidad por debajo de lo que los
expertos consideran ideal, con una definición de 360 x 240 pixels,
por ejemplo, se necesitan ordenadores de gran potencia de cálculo
para crear un espacio interactivo total.
Un sistema operativo virtual no necesitaría en principio una elevada
definición de imagen, no obstante, se ha de tener presente que uno de
los aspectos más fundamentales y atractivos de un entorno virtual es
poder crear o reproducir una imagen gráfica con el mayor realismo
posible, se comprende entonces que, el primer impulso de los
investigadores sea intentar la mayor definición. Sin embargo,
en la actualidad, tanto los visualizades del casco sensorial, como la
velocidad de procesamiento de nuestros ordenadores PC y compatibles, hacen
difícil que el ideal se haga real.
Para comprender toda la complejidad que encierra esta disciplina, será
muy interesante e instructivo, definir y estudiar previamente toda una
una serie de conceptos y experiencias similares, desarrolladas años atrás.
T.A.V.
Espacios virtuales (II)