Tendencias en tecnología de interacción persona-computador

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Este recurso de aprendizaje es una lección creada originalmente como material didáctico del proyecto de aprendizaje Tecnologías multimedia e interacción.

En esta lección se explora la evolución de la interacción personal con los ordenadores durante los últimos años, explorando por separado las diferentes áreas de consumo electrónico. Como el título propone, también se analizan las tendencias actuales en esta categoría, destacando las diferentes familias de tecnologías y los productos más destacados de sus categorías. Cada familia tecnológica explorará de manera genérica su forma de funcionar y los principios en los que se basa, sean mecánicos, ópticos, inerciales, etc. En cada categoría, también se mencionan ejemplos de programas o juegos exitosos con dicha tecnología, así como estadísticas de interés.

El siguiente índice de contenidos muestra la estructura anteriormente descrita para la lección.

Introducción

La interacción con el contenido multimedia es una de las piezas clave para que logre su propósito. Proporcionar información, diversión, emocionar o incluso enseñar puede ser uno de los frutos que un contenido multimedia puede proporcionar. Por ello, todo contenido multimedia debe apoyarse de una fuerte interacción que apoye sus propósitos. La interacción ha ido evolucionando a lo largo de los años y sus principios base han ido evolucionando. Precisión, tiempo de respuesta, ergonomía y en general, la calidad con la que se produce ha sido uno de los puntos en los que se ha desarrollado la interacción a lo largo de su historia. Sin embargo, la entrada táctil y la simbiosis con entornos digitales (videojuegos) y de realidad virtual han llevado al sector a tener muy en cuenta los grados de libertad que se ofrece al usuario a la hora de interactuar.

Durante los años más recientes ha sido muy relevante la evolución de la óptica digital para la revolución en la interacción. Las cámaras de pc, frecuentemente identificadas como Webcam, han pasado a integrarse como un dispositivo esencial en cualquier ordenador para favorecer entornos de videoconferencia, videollamada y, en definitiva, la interacción visual entre personas de forma digital. Esta integración, favoreció la evolución de las tecnologías de detección de movimiento, filtros, profundidades, etc. dando lugar a dispositivos de muy alta precisión que ofrecen al usuario nuevos grados de libertad a través de la óptica. Sumado a esta tendencia, la combinación con frecuencias infrarojas o ultravioletas ha favorecido la mejora de la calidad de las tecnologías.

Con la reciente oleada de tecnologías móviles inteligentes o smartphones, la electrónica de consumo se ha integrado con sensores de todo tipos y calibres, abaratándose los costes de fabricación y los consumos energéticos notablemente. Debido a este hecho, desarrolladores y fabricantes independientes han fabricado toda serie de prototipos capaces de aprovechar estos sensores para dar a sus dispositivos nuevos grados de libertad poco explotados hasta ahora. El mayor ejemplo de este sector es el caso de Oculus Rift, que integrando un sensor inercial en su dispositivo, solucionó el problema de la inmersión en la realidad virtual que había sido excesivamente caro en los llamados visores de realidad virtual.

El reto de la inmersión en la realidad está a la orden del día y los proyectos de crowdfounding para hacerse un hueco en el sector nacen y crecen a diario. El sector es más propenso a cambios que nunca y las grandes empresas también se hacen un hueco creando diseños sólidos o invirtiendo en proyectos notables. La creación de la OpenVR formada por grandes y pequeñas empresas para la estandarización del sector es, probablemente, la opción más poderosa para que el sector llegue a ser parte de nuestro día a día.

Historia de la interacción

A lo largo de la historia, múltiples sistemas han sido propuestos para la interacción con ordenadores. Algunos de los más exitosos como el mouse o el teclado han permanecido vigentes hoy hasta nuestros días y probablemente permanecerán a nuestro lado durante varias décadas más. Sin embargo, no todos los dispositivos más populares son igual de conocidos por lo que abordaremos cronológicamente algunos de los diseños más y menos exitosos.

Teclado

El teclado hoy en día se ha convertido en una parte indiscutible y esencial para cualquier computador. Es difícil o imposible plantearse hoy día situaciones en las que no sea necesaria la entrada de texto o palabras. El diseño más popular hoy día es el teclado QWERTY que fue diseñado y patentado por Christopher Sholes en 1868 y y vendido a Remington en 1873. Existen otros diseños populares como el AZERTY de origen francés y el QWERTZ de origen alemán. Si bien los teclados han cambiado de formas, colores y tecnologías en esencia siguen proporcionando la misma funcionalidad que antaño. Cabe destacar que el teclado ha sido un fiel compañero de los ordenadores portátiles. Sin embargo, su tendencia actual se está viendo transformada por la entrada en el mercado táctil de smartphones y tablets, habíendo desaparecido la versión física y habiéndose integrado completamente de manera virtual en prácticamente cualquier sistema operativo actual. Los pioneros según la mayoría de las fuentes de este hecho son la empresa Apple, quien con su iPhone rompieron los esquemas de dispositivo, provocando la desaparición del teclado con mejor aceptación comercial en el año 2006, habiéndose apostado por un incremento en la capacidad de interacción tactil.

Ratón

El ratón es sin duda una de las piezas claves más importantes en los ordenadores, que nació por la necesidad de una interacción sencilla en entornos gráficos. El primer ratón fue diseñado por Douglas Engelbart y Bill English durante los años 60 aunque su auge no se produciría hasta su popularización con la llegada de los entornos gráficos. El primer entorno gráfico fue desarrollado por Xerox en los años 80, aunque su mayor expansión vino de la mano de Windows en su popular formato de ventanas. A lo largo de los años, el sistema de detección de los cambios de posición, habiéndo siendo en sus orígenes muy populares los ratones de bola y habiéndose popularizado los ratones ópticos y láser a mitad de la primera década del siglo 21. Con la entrada de los portátiles, el ratón sufrió una deformación hacia el touchpad que permite la realización de movimientos y gestos de forma táctil. Si bien la era moderna está excluyendo el ratón de los sectores móviles, el concepto de puntero no ha desaparecido, permaneciéndose en los entornos táctiles.

Gamepad

El mando, gamepad o a veces llamado joypad proporciona a los usuarios un sistema de control para una o, normalmente, dos manos, que permite una cantidad de acciones mucho más reducida pero funcional que un teclado convencional. Los primeros gamepad surgieron de la mano de las conocidas máquinas recreativas. La primera máquina recreativa se llamó Computer Space, aunque no fue hasta un año después cuando tendrían su auge con PONG. Comenzando con simples botones y palancas, el concepto fue deformándose y finalmente llegó hasta los hogares en forma de gamepad con las primeras consolas. Una de las más populares fue la consola Atari cuyo gamepad contenía una palanca de direcciones no analógica. Dicha palanca, con el paso del tiempo acabó transformándose en lo que se conoce como D-Pad o cruceta de direcciones. Por otro lado, con la llegada de la consola Nintendo 64, la palanca regresó con un grado de libertad extra. Ya no contaba con una cantidad limitada de posiciones, sino que se había convertido en un sensor analógico con dos grados de libertad. Este concepto se extendió en otros futuros mandos como los de PlayStation, Sega y la mayoría de consolas no portátiles hasta nuestros días. Con el paso de los años, los sensores analógicos han ido siendo incorporados en los gamepads incrementando sus grados de libertad e incrementando la inmersión en la jugabilidad.

Cámara

La imagen digital ofrece a los usuarios una forma de interacción óptica en el sistema. Con la llegada de la era digital, se crearon los primeros sensores de imagen. El primero fue el sensor CCD en el año 1969. Sin embargo, éstos llegaron a los computadores de una manera más comercial con la llegada del Sensor CMOS en 1995 (los primeros conceptos comenzaron a fraguarse desde 1985). La principales claves del sensor CMOS fueron la reducción de su coste y de su consumo energético, claves para su integración en sistemas empotrados y periféricos de ordenador. El campo de la percepción computacional se dedica al estudio de los sensores de imagen y sus transformaciones y gracias a este campo y sus frutos en reconocimiento facial, corporal y de movimiento se ha creado un nuevo tipo de interacción de las personas con el ordenador. En el año 2003 se produjo uno de los grandes auges de la tecnología óptica en el mundo de los videojuegos, cuando se integró comercial y satisfactoriamente en el juego EyeToy una webcam. Se había intentado en otra consolas como GameBoy no con el mismo éxito. Descubierta la importancia y con los avances del sector las diferentes consolas fueron probando nuevos formatos de sensores ópticos con sus capacidades y características. Los sensores infrarrojos ofrecen una capacidad para la detección de la profundidad superior y se integró de manera satisfactoria en la consola Wii (añadiendo un sensor PixArt «CMOS de base» en el mando Wii Mote y LEDs infrarrojos en la pantalla), uno de los éxitos más importantes en la historia de las consolas. Fue poco después, en el año 2010 cuando Kinect se lanzó al público como el dispositivo capaz de detectar el cuerpo entero, gestos y movimientos, así como profundidades, perfeccionando notablemente el tiempo de respuesta y la calidad de la detección.

Micrófono

La voz y el sensor de sonido añade un grado de libertad extra a los usuarios. Si bien los micrófonos no son una tecnología nueva, es la tarjeta de sonido la placa que aporta la capacidad de acceder a este tipo de sensores analógicos. Dentro de la computación, en estas lecciones se ha hablado de los diferentes formatos de audio. El hecho a destacar en este campo es la interacción del usuario utilizando este tipo de sensores. Cabe destacar la integación que se produjo junto con EyeToy aunque fue claramente destacable con la consola Nintendo DS, en la cual se incorporó un micrófono capaz de detectar palabras y voces. Así fue como juegos como Nintendogs fueron tan exitosos, pues la interacción con los personajes del juego se realizaba en su mayoría a través de voz. Y es que este hecho se ha ido mejorando pues la voz es uno de los órganos más importantes para la expresión corporal. De ello nacen dos campos, el reconocimiento de voz y la síntesis de voz. Hasta hace unos años, el reconocimiento de voz ha sido una tarea ardua y complicada que normalmente comenzaba con el entrenamiento del sistema por parte del usuario para que éste reconociera y se adaptara a su voz. Sin embargo, con las mejoras de computación y el machine learning se ha conseguido en los últimos años una mejora muy significativa de los sistemas abriendo el mundo de la voz a través de APIs gratuitas para desarrolladores.

El mundo de los gestos

El mundo de los gestos es el concepto que engloba la transformación existente desde los movimientos del puntero hacia su interpretación. Esta interpretación añade al movimiento un significado que anteriormente no era tratado. En los sistemas tradicionales el puntero tenía suficiente precisión como para poder puntualizar en el gesto y los botones permitían incorporar a la puntualización el significado de la tarea que se quería realizar. Con el auge de las tecnologías táctiles, la precisión de los sistemas disminuyó, así como los sistemas tradicionales de interacción que éstos permiten a través de botones. Es por ello, que los gestos han dado lugar al nuevo modo de interactuar. Palabras como pellizcar o deslizar son muy comunes en las interacciones táctiles como consecuencia del nacimiento de los entornos táctiles.

Es por ello, que el ratón está evolucionando hacia un sistema gestual, conservando el concepto de puntero (en muchos casos replicado en múliples punteros simultáneos) pero transformándose en un sistema que aprovecha el contexto del movimiento producido para añadirle un valor extra. Esta interacción es cada día más evidente pues los sistemas operativos más recientes integran estos campos.

En Android e IOs, la interacción táctil ha sido la base en sus orígenes por lo que se han integrado en ellos APIs de gestos capaces de detectarlos simplificando la labor del desarrollador. Gestos como pellizcar son muy utilizados para sustituir la capacidad de zoom que otorgaba la rueda y las pulsaciones largas normalmente reemplazan al botón derecho del ratón.

En Windows 8/8.1/10 se le otorga al usuario un control total del sistema utilizando gestos, permitiendo a través de su interfaz Metro y su nuevo mercado de aplicaciones un acercamiento a lo iniciado por los sistemas operativos táctiles. Sin embargo, el caso de windows muestra un sistema en el que se pueden eliminar por completo los botones físicos (salvo el botón de encendido) pues los mecanismos de control del sistema y de las aplicaciones conviven simultáneamente. Normalmente, los deslizamientos desde el eje de la pantalla proporcionan al usuario control acerca de los paneles del sistema o de configuración, del cierre de las aplicaciones o el acceso a la multitarea.

Otros sistemas operativos como Ubuntu Touch proporcionaban al usuario una mayor integración con gestos, aunque no llegó a difundirse ni logró el éxito esperado por su mala compatibilidad con aplicaciones y dispositivos.

Por su parte, el teclado ha hecho una evolución menos evidente pero también notable. Con la llegada de la era táctil los teclados se han adaptado a su nueva forma de representación en pantalla. Con múltiples configuraciones, posiciones y estilos, el teclado es ahora más que nunca una herramienta explotable por completo en el mundo táctil. Empresas como SwiftKey o Swipe basan su negocio en este hecho, realizando teclados predictivos y entrada de texto gestual. Y es en este hecho donde reside la auténtica evolución del teclado. Según estudios realizados por Swipe un teclado con interacción por deslizamiento sobre las teclas permite una entrada de hasta 50 palabras por minuto, siendo la de un teclado estándar una media de 35 palabras por minuto. No sólo estamos ante una mejora significativa en la velocidad, sino en la libertad, pues puede realizarse con una sola mano permitiendo a la otra mano la libertad de realizar otras acciones. Por ello, las grandes empresas como Microsoft o Sony han desarrollado sus propios teclados predictivos con entrada por deslizamiento que se han popularizado mucho especialmente en entornos donde la pantalla es de un tamaño muy limitado.

En la actualidad más reciente, los dispositivos conocidos como "wearable" son aquellos que se incorporan a la vestimenta de uso diario. Es por ello, que los relojes han cobrado una gran importancia pues permiten una interacción más ligera que la de un smartphone con muchas más limitaciones. Y es por ello, por sus limitaciones que el mundo de los gestos ha llegado hasta ellos con más fuerza aún. La navegación en estos dispositivos es completamente gestual, y cualquier entrada de datos se produce en forma de sonidos, gestos táctiles o gestos físicos (como levantar la muñeca o golpear rotacionalmente hacia arriba).

La barrera entonces, empieza a mezclarse, entre la interacción física mediante sensores y los gestos que estos sensores detectan. En la próxima sección analizaremos la evolución en sensores y la inmersión e interacción que todos ellos proporcionan. En esta sección sólo se alcanzan los gestos táctiles.

El mundo de los sensores

Si bien las pantallas táctiles, micrófonos y cámaras son los sensores tradicionales, en esta sección se exploran los diferentes sensores que han ido enriqueciendo la interacción de las personas con los computadores. Para ello, hablaremos de aquellos dispositivos que basan su interacción en los sensores ópticos, en los sensores IMU basados en acelerometros, giroscopios y magnetómetros y algunos sensores especiales que cubren otros impulsos corporales o nerviosos. Dentro de cada uno de ellos, hablaremos de las partes del cuerpo que identifican así como las ventajas que ofrecen.

Ópticos

Dentro de los sensores ópticos, tenemos:

Kinect

Dispositivo desarrollado por Microsoft y lanzado al mercado en el año 2011 junto con la consola de videojuego Xbox 360. Capaz de capturar el esqueleto humano, reconocerlo y posicionarlo en el plano. Identifica el movimiento, gestos y hasta la voz, gracias a su cámara RGB, sensores de profundidad y arreglo de micrófonos incorporados. Realiza un escaneo completo del usuario para poder identificar los movimientos en 3D que realice con sus extremidades e incluso los gestos en su rostro. Gracias a sus micrófonos el Kinect elimina el ruido del ambiente para un mejor reconocimiento de la voz.

Usos de Kinect

Gracias a toda la información que puede capturar el dispositivo, Microsoft lanza un SDK para que sea compatible con versiones igual o superiores a Windows 7. Este componente ha sido aprovechado por programadores que han desarrollado aplicaciones cuyo objetivo principal es la interacción con los elementos “virtuales” mediante los movimientos del cuerpo humano

Leap Motion

Comenzó a desarrollarse en 2010 y fue lanzando en 2012 al público siendo el mejor sensor de reconocimiento óptico para manos del mercado. Soporta movimientos de la mano y de los dedos como entrada, de forma análoga a un ratón , pero no requiere contacto con las manos o tocar. En 2016, la compañía lanzó un nuevo software diseñado para el seguimiento de la mano en la realidad virtual .

El controlador Leap Motion es un pequeño USB dispositivo periférico que está diseñado para ser colocado en un escritorio físico, hacia arriba. También se puede montar en un casco de realidad virtual. El uso de dos cámaras de infrarrojos monocromática y tres infrarrojos LEDs , el dispositivo observa un área aproximadamente semiesférica, a una distancia de aproximadamente 1 metro. Los LED generan patrón-menos luz IR y las cámaras generan cerca de 200 cuadros por segundo de datos reflejados. Esta es enviado luego a través de un cable USB al ordenador principal, donde es analizada por el software Leap Motion utilizando "matemáticas complejas" de una manera que no ha sido divulgada por la compañía, de alguna manera que sintetizan los datos de posición en 3D mediante la comparación de los marcos 2D generados por las dos cámaras. En un estudio de 2013, la precisión promedio general de el controlador se demostró que era de 0,7 milímetros. En pruebas realizadas se demostró que realiza tareas como navegar por un sitio web, el uso de gestos de pellizcar a zoom en los mapas, dibujos de alta precisión, y la manipulación de visualizaciones de datos 3D complejos. En febrero de 2016, Leap Motion lanzado una importante actualización de la beta de su software de núcleo. Apodado Orion, el software está diseñado para el seguimiento de la mano en la realidad virtual.

Existe una API para Realidad Virtual llamada ORION, pero sólo está pensado para combinar Leap Motion con la versión final de Oculus Rift.

Play Station Move

Sistema de control de movimientos desarrollado por Sony, compatible con los sistemas de PS3 y PS4. El sistema compitió contra el Kinect de las consolas Xbox y contra el WiiMote de Nintendo. Permite una precisión de los movimientos que se pueden realizar con el control. Para ello usa un mando principal con sensores de movimiento, una esfera en su extremo que se ilumina y la cámara PlayStation Eye, que se encarga de detectar la posición del mando principal.

Gracias al éxito de su versión anterior el PlayStation 4 (nueva consola de Sony), el sistema move cambia para que sus mandos normales puedan tener la misma función de un motion Controller. Una de sus principales diferencias radica en su dispositivo “PlayStation Camera” que reemplaza a su antecesor “PlayStation Eye”, ya que este dispositivo cuenta con dos cámaras de alta definición separadas a 30mm para poder detectar la profundidad en un campo de visión de 85 grados.

Otro dispositivo es el tracking ocular de la empresa Tobii que ha dado lugar dos fantásticos productos, uno de su propia marca "Tobii EyeX" y uno adoptado por la famosa marca de periféricos, el popular "SteelSeries Sentry". Ambos utilizan la misma tecnología para reconocer el punto de la pantalla al cual el usuario está mirando. Su tecnología se basa en varios microproyectores infrarrojos que iluminan los ojos. Los sensores de imagen interpretan la luz reflejada en los ojos y finalmente se realiza el cálculo que averigua el punto al que se mira. Su precio es también barato (ronda los 99€) aunque no tiene tanto éxito como el sensor anterior. Merece la pena mencionar en esta categoría el HDM "FOVE" lanzado a mediados de 2015, capaz de realizar tracking ocular utilizando dos luces infrarrojas en el interior de su HDM.

Para finalizar la categoría de los sensores ópticos, el sucesor de Kinect para Xbox One que incorporaba grandes mejoras en la resolución, precisión y capacidad de procesamiento. Con un 60% más de capacidad y una precisión que reconoce objetos de hasta 2.5 centímetros es capaz de reconocer el cuerpo entero y los dedos de la mano de hasta 6 personas simultáneamente. Su funcionamiento es muy bueno y su precio ronda los 150€ lo que le sitúa en uno de los mejores sensores para iniciarse de manera barata en la realidad virtual. Si bien puede no ofrecer la misma calidad que Leap Motion en los dedos, al menos provee de las capacidades para un acercamiento a ello.

IMUs y magnetómetros

Las unidades de medición inercial, abreviadas IMUs engloban un conjunto específico de sensores para el posicionamiento. Los conocidos acelerómetros, giroscopios y magnetómetros suelen ser sus partes más comunes. Como mención especial, todos los smartphones cuentan con una IMU en su interior, pero por sus características no suele ser suficientemente precisa como para proporcionar posicionamiento absoluto. Sin embargo, cumplen los requisitos del primer OculusRift, y por ello se han desarrollado carcasas que permiten ofrecer un sistema similar.

HTC Vive

Se trata de un casco de realidad virtual que ha sido desarrollado por HTC y Valve. El dispositivo está diseñado principalmente para la realidad virtual room-scale (aprovechando todo el espacio de una habitación) y de ese modo sumergirse en un mundo virtual en el que se permite al usuario ver un mundo estereoscópico en 360 grados, dar algunos pasos y utilizar controladores en las manos para interactuar con el mundo virtual.

Oculus Rift y Touch

Casco de realidad virtual.Cuenta con dos versiones para desarrolladores. Son conocidas por las siglas DK o Kit de desarrollo. Utiliza una combinación de giroscopios de 3 ejes, acelerómetros y magnetómetros, que lo hacen capaz rastrear el movimiento y posición en relación a la tierra. Mejora en el seguimiento de la cabeza del usuario, posicional, mayor resolución y Wireless.

Con los sistemas que hemos citado anteriormente, se permite identificar el cuerpo sin problemas. Sin embargo, por sus características físicas, los sensores ópticos pueden ser bloqueados y tienen a fallar en condiciones de luminosidad adversa. Es por ello, que las IMU son la alternativa ideal para un posicionamiento absoluto e imbloqueable. Por contra, las IMU son más caras y requieren de su distribución a lo largo de las partes físicas que se quieren posicionar. Además, no todas las IMU proporcionan posicionamiento absoluto y no en todos los casos es de calidad. Por ello, los siguientes sistemas han resultado especialmente populares.

Haciendo alusión a los gamepad del principio de la sección, su evolución ha ido añadiendo siempre más sensores que permiten una inmersión en la interacción. Por ello, sensores como el Wiimote, el Dualsock III entre otros incorporaban IMUs en su diseño. Sin embargo, con el objeto de lograr un gamepad con posicionamiento absoluto de calidad Sixense crea Razer Hydra. El dispositivo de Razer utiliza IMUs basadas en sensores magnéticos de 9 libertades y un generador de campo magnético (20 veces más débil que el campo magnético de la tierra) para realizar un posicionamiento absoluto de dos controladores con 4 botones y 1 joypad analógico. Su sucesor, llamado STEM system fabricado por Sixense también proporciona más fidelidad y libera al usuario de los aparatosos cables de su predecesor. Además, cabe destacar que incluye 5 IMUs (magnéticas) que, además de cubrir los dos controladores, pueden situarse en la cabeza y en los pies, proporcionando un tracker corporal completo básico.

Hasta ahora hemos hablado de IMUs puramente magnéticas. Sin embargo, en las IMU suelen coexistir acelerómetros, giroscopios y magnetómetros, cada uno con 3 grados de libertad (ejes). El magnetómetro incorporado suele funcionar con el campo magnético de la tierra, por lo que hasta ahora suele ser impreciso. En la actualidad diversos proyectos han logrado solventar la mayoría de los fallos dando lugar a IMUs potentes y fiables. En primer lugar hablaremos de PrioVR uno de los primeros y más populares sistemas de tracking corporal basado en IMUs con 9 grados de libertad. PrioVR cuenta con diferentes packs de 8, 12 y 17 sensores con precios que oscilan entre los 290 y 430 USD. Como podemos observar el precio duplica al de Kinect siendo este el principal impedimento, pues las ventajas frente a un sistema óptico pueden no ser necesarias para el uso cotidiano. Por otro lado, el proyecto Neuron propone un sistema distribuido de micro IMUs de baja latencia llamadas neurons, por todo el cuerpo. Su sistema ofrece muchísima más definición de los gestos pues propone establecer tantas IMUs como sea necesaria para el tracking corporal. Para ello, es necesario colocar un neuron en cada articulación del cuerpo, siendo, en el caso de los dedos, necesarias varias decenas de sensores. Por ello, project Neuron se ofrece en packs de 10, 20 y 30 neurons que ascienden hasta el precio de 550 USD. El sistema ofrece diferentes configuraciones en función de la captación que se desee realizar. Puede centrarse en dedos, en más o menos falanges, en brazos, piernas, e incluso en dispositivos externos.

Otros sensores

Dentro de este apartado hablaremos del caso de los sensores de impulsos eléctricos. Si bien no son muy explotados en la actualidad, pueden resultar tendencia en los años futuros pudiendo ser clave en áreas como la medicina o el cuidado físico diario, por no hablar de la inmersión que se puede realizar en el ámbito de los videojuegos.

Emotiv EPOC

Para comenzar hablaremos de varios sensores neurológicos o de impulsos nerviosos. El primero es Emotiv EPOC/EPOC+ que se apoya en sensores EEG (sensores electroencefalográficos) para hacer un seguimiento de los impulsos cerebrales. Dispone de 14 sensores EEG distribuidos a lo largo de todo el cráneo y funciona de forma inalámbrica por Bluetooth y señal de microondas.

Consta de un panel de control para generar el usuario, y registrar su perfil, además de facilitar la visualización del estado de conexión de los sensores, se cuenta con distintos patrones de registro expresivo, afectivo y cognitivo. En el expresivo se puede visualizar un avatar en el cual se podrán entrenar distintos signos de expresión de nuestra cara (pestañar, guiño izquierdo, guiño derecho, mirar a izquierda, mirar hacia la derecha, mover las cejas hacia arriba, mover las cejas hacia abajo, sonreír, apretar los dientes). El afectivo permite verificar distintos estados de ánimo que van sucediendo en un tiempo determinado (compromiso, excitación instantánea, excitación a largo tiempo entre otras). El cognitivo permite realizar el entrenamiento de una acción a través sobre la base de un pensamiento, sobre el cual se pueden entrenar SDK-Emotiv hasta trece acciones, de las cuales seis son movimientos direccionales (empujar, tirar hacia adelante, izquierda, derecha, arriba y abajo), seis rotacionales (giro en el sentido de las agujas del reloj, giro contrario en el sentido de las agujas del reloj, rotación a la izquierda, rotación a la derecha, adelante, atrás) y uno imaginario que es desaparecer. Otras de las herramientas con las que cuenta el SDK es Emokey , que permite vincular una acción del emotiv con cualquier tecla y así poder funcionar como interfase con cualquier aplicación.

Un intento a destacar es la muñequera Myo de Thalmic que lee impulsos eléctricos musculares. Para ello, utiliza sensores EMG que realizan una electromiografía de los músculos del brazo en el que se encuentra colocado. Ello permite a la muñequera detectar gestos como cerrar el puño, tocar las llemas de los diferentes dedos extender los dedos, agitar la mano en cualquier dirección, etc. Además incluye una IMU de 9 grados de libertad que le proporciona posicionamiento absoluto. El dispositivo propone integración con todo tipo de dispositivos y sistemas operativos, pensado idealmente para el uso cotidiano (incrementando el mundo de los gestos) y para presentaciones. Funciona a través de BlueTooth. Su precio, como el de todos los dispositivos con sensores es elevado y asciende hasta los 199 USD.

Cintas andadoras omnidireccionales

Hasta ahora hemos hablado de las formas de posicionar el cuerpo y de detectar todas sus fuentes de interacción. Sin embargo, es común en toda interacción requerir de gran cantidad de espacio y libertad para el usuario conforme se incrementan los grados de libertad ofrecidos en el sistema. Es por ello, que consolas como Wii o Xbox con Kinect requerían despejar tu salón para poder hacer un aprovechamiento correcto del sistema. Sin embargo, con la llegada de OculusRift y el auge de los HDM el usuario ha perdido la capacidad de control sobre su entorno ganando en inmersión. Por ello, y para lograr una mejor inmersión, se crean las cintas andadoras omnidireccionales.

Como su nombre indica, el concepto alude a una plataforma o cinta que permite movilidad en todas direcciones. Para ello, diversos prototipos se han desarrollado a lo largo de la historia pero pocos han llegado a comercializarse y a ser asequibles para cualquier usuario. En la actualidad, el auge de la RV ha incitado a los usuarios a invertir en diseños más pequeños y sencillos como los que describiremos a continuación.

Virtuix Omni

Virtuix Omni es una plataforma omnidireccional y periférica para videojuegos de realidad virtual que actualmente está en desarrollo por Virtuix. El Omni usa una base o piso resbaladizo para simular el efecto de caminar.La plataforma requiere zapatos especiales que reducen la fricción cuando se camina. El jugador queda completamente encerrado dentro de ese «ring» que además absorbe todo el peso del jugador con un tipo de arnés que va en la cintura y a la vez apoyado en una base, permite giros de 360º. El ring funciona como un controlador de videojuego que le permite al jugador caminar dentro del ambiente del juego.El Omni tiene una superficie con forma de cuenco y de baja fricción que funciona con zapatos especiales. El Omni está diseñado para ser usado con un casco de Realidad Virtual, como el Oculus Rift.

Otro andador que se hizo eco poco despues fue Wizdish de Rovr, que ofrece un sistema similar basado en zapatillas con bolas y eliminando el arnés proporcionando un sistema de agarre exterior auxiliar. Su precio por ello es notablemente inferior aunque igualmente elevado, rondando las 399 GBP.

Finalmente, el andador más destacado en la actualidad es Ciberith Virtualizer que destaca en su estructura la liberación en el eje vertical del usuario, permitiendo su movilidad en forma de saltos y agacharse. Para ello, contiene tres columnas con barras deslizantes que sujetan el arnés central y obligan a que se sitúe de forma horizontal. Cabe destacar también que libera al usuario del uso de zapatillas especiales pues permite su uso en calcetines disminuyendo el ruido producido en su uso notablemente. Por último incluye una serie de sensores en la base capaces de detectar los pasos y otros sensores en las columnas para detectar los saltos, por lo que no sería necesario ningún sistema de posicionamiento externo para su uso. Su precio es de 750 USD para la versión sin sensores y de 950 USD para la versión con sensores (según las campañas de Kickstarter). Además proporciona la opción de un brazo superior para el uso de aparatos cableados sin perder la movilidad de 360º.

Conclusiones

Dentro de los apartados de esta lección hemos podido explorar los siguientes puntos.

Evolución histórica: Hay cinco ramas importantes, teclado, ratón, gamepad, cámara y micrófono. Todos han evolucionado en su precisión, tiempo de respuesta y abaratamiento de costes. Cabe destacar el caso de la evolución del gamepad incorporando diferentes grados de libertad en sus construcciones, siendo destacable la evolución hacia sensores analógicos y ópticos como es el caso de Wii Mote y Kinect. El caso de la webcam también es importante por la revolución que trajo la cámara EyeToy al mercado del Videojuego.
Los gestos: Se basa en la corriente táctil y óptica. Transforma la interacción que se ha dado hasta ahora (puntero, teclado, desplazamientos y zoom por rueda, etc.) hacia gestos táctiles u ópticos. El ratón persiste como concepto de puntero o pulsación táctil. El teclado se convierte en un teclado con escritura por desplazamiento o gestual. Los touchpad y pantallas táctiles interpretan gestos y se crean SO con integración gestual de base (Windows 8 en adelante, Android, etc.). Aparecen los primeros dispositivos "wereable" cuya interacción está basada en gestos o voz en su completitud.
Los sensores y el tracking: Pretende incrementar los grados de libertad de un usuario a través del aprovechamiento del abaratamiento de los costes de los sensores. Se distinguen tres categorías, sensores ópticos, sensores IMU o inerciales y otros sensores. Los sensores ópticos ofrecen un equilibrio entre precisión y coste, sumando su capacidad para un buen posicionamiento absoluto (Ejemplos: Kinect 2 y Leap Motion). Las IMU sin generador magnético son de alto coste pero ofrecen una buena libertad y una muy buena precisión aunque pueden fallar en el posicionamiento absoluto (Ejemplos: PrioVR y Neuron). Las IMU que se apoyan en generador magnético son mucho más caras pero ofrecen posicionamiento absoluto de calidad (Ejemplos: Hydra y STEM). En la categoría de otros sensores se explotan los impulsos eléctricos nerviosos del cuerpo para detectar pensamientos o gestos (Ejemplos: Emotiv EPOC y Myo).
Las cintas andadoras omnidireccionales: Solventan el problema de ofrecer libertad de movimiento en espacios reducidos. Se caracterizan por integrar sistemas para la detección de movimiento y por no limitar al usuario en giros de 360º para la eploración de universos de realidad virtual. Pueden utilizarse en conjunto con otros sistemas de monitorización física mencionados. Destacan en el sector Virtuix Omni y Ciberith Virtualizer.

La creación de la OpenVR es el futuro de la mayoría de los dispositivos, proporcionando un mercado unificado y estandarizado para la heterogeneidad actual del sector.

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Cuestionario de auto-evaluación

Lecciones relacionadas

Participantes activos

Curso 2014-2015

Víctor Manuel Pérez Colado

Curso 2015-2016

Verónica Chamorro

Referencias

[[1]] [[2]] https://es.wikipedia.org/wiki/Teclado_(inform%C3%A1tica)

https://es.wikipedia.org/wiki/Teclado_QWERTY

https://es.wikipedia.org/wiki/Rat%C3%B3n_(inform%C3%A1tica)

https://es.wikipedia.org/wiki/Entorno_de_escritorio

http://www.abadiadigital.com/computer-space-la-primera-maquina-recreativa-de-la-historia/

https://es.wikipedia.org/wiki/Wiimote

http://www.tobii.com/eye-experience/gaming/

http://www.getfove.com/

http://www.xatakawindows.com/xbox/la-evolucion-de-kinect-y-la-importancia-de-microsoft-research

http://sixense.com/razerhydra

https://www.kickstarter.com/projects/89577853/stem-system-the-best-way-to-interact-with-virtual/description

http://www.priovr.com/

https://www.kickstarter.com/projects/1663270989/project-perception-neuron/description

https://emotiv.com/store/epoc-detail/

https://www.thalmic.com/myo/techspecs

http://www.virtuix.com/

http://www.wizdish.com/home3/

https://www.kickstarter.com/projects/1259519125/cyberith-virtualizer-immersive-virtual-reality-gam/description

	Soporte nativo de la realidad virtual.
	Mejora en la cantidad de memoria y en la potencia del procesador.
	Integración de los gestos como método principal de interacción.
	Desaparición del sistema para dar lugar a personalidades o compañías digitales.

	Micrófono y pantalla táctil.
	Ópticos y unidades de medida inercial (IMUs).
	Sensores encefalográficos.
	Podómetros y pulsómetros.

	Son más baratos y proveen de posicionamiento absoluto de calidad por sí mismos.
	Son más precisos.
	No pueden ser bloqueados, independientemente de los movimientos que realice el usuario.
	Son independientes de las condiciones de iluminación, color y movimiento que haya en el lugar.

	Permite a personas con disminución física poder moverse por calles y centros públicos.
	Para poder realizar ejercicio físico en casa mientras que juegas, solucionando el problema de la obesidad infantil.
	Liberar al jugador de mandos para centrarse en una experiencia total de libertad de movimiento, permitiendo incluso realizar "parkour" y gimnasia rítmica.
	Permite al usuario tener libertad de movimiento en cualquier dirección en entornos de RV.