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Realidad Aumentada. Concepto,tipos,fundamentos,posibilidades

Presentación para la ICE-US. Jornadas 06-06-2017
by

Fernando García

on 7 June 2017

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Transcript of Realidad Aumentada. Concepto,tipos,fundamentos,posibilidades

REALIDAD AUMENTADA
Una tecnología para la formación (1)

Continuum Milgram-Kishino
Tipos de RA
Nivel 3
Nivel 2
Pero el marcador no deja de ser una realidad artificial. Una mayor experiencia de realidad aumentada la tendremos si la información virtual es disparada por una imagen 2d que encontramos en la realidad
Realidad Aumentada
Realidad Mixta
con tecnología de tracking

Integración coherente
en
tiempo real

Información digital diversa
( texto, urls, vídeo, audio y/o objetos tridimensionales )

Posibilidad de interacción

Enriquecer o alterar la información
de la realidad física en la que se integra .
Según sea el activador/marcador:
Nivel 0-Códigos QR
Nivel 1- El marcador es un patrón visual hecho ad-hoc B/N
Nivel 2- El marcador es una imagen 2d o una panorámica
Nivel 3- El marcador es un objeto 3d real o un entorno 3d
Nivel 4- El marcador es un punto del planeta
(coordenadas GPS)
En este nivel, logramos vincular a un objeto real
3d una información u objeto virtual

AR viewer de ARPA solutions
Un código QR es la mínima expresión
de AR.
Lo situamos en la realidad y
nos la "aumenta" mostrándonos una URL, un sms, un contacto o un texto
En el QR, la información que da la URL
no se combina con la real. En este sentido,
no crean una realidad mixta.

En cambio, los marcadores de nivel 1 sí permiten
experimentar esa combinación.


RA =
Realidad

+ Información virtual

Nivel 4
La asociación de información virtual a puntos GPS tiene una aplicación comercial y turística evidente.
Pero hay experiencias de
GEOLOCALIZACIÓN educativa interesantes
¿Qué posibilidades nos ofrece la Realidad Aumentada para construir material y experiencias formativas?
Con la tecnología AR podemos vincular
ilustraciones digitales
al propio cuerpo o a nuestra propia imagen o a lugares familiares ( loci )
Podemos desarrollar experiencias RA
que
apoyen las presentaciones
colectivas
, facilitando el objetivo de la clase
Ofrece
nuevas potencialidades de ilustración
al texto didáctico impreso
,
Estudio, desarrollo e implantación de un servicio de construcción de recursos de Realidad Aumentada aplicada a la docencia en la US
F. García / SAV-US Febr. 2013
EL PROYECTO RAUS


1. Estudio de las soluciones de generación de RA: BlippAr, ARtoolkit, BuildAr, Aurasma, Aumentaty, Layar,Wikitude, Metaio, Ezflar, Vuforia, AMIRE ...

2. Diferenciar los tipos de RA


3. Desarrollo de ejemplos
Estudio técnico: búsqueda de ejemplos y teoría
OBJETIVO FINAL: Se pretende facilitar el aprendizaje de conceptos gracias a darle la posibilidad al profesor y al estudiante de manejar físicamente objetos virtuales que ilustran o representan conceptos, visualizándolos situados en el entorno clase y el entorno de estudio y/o en lugares familiares a éste y/o junto a su propia imagen.

Para conseguir esto el SAV proyectó:

Ofrecer un portal web donde:
Ubicar los marcadores para su reconocimiento (servidor RA)
Descargarlos para su manejo
Almacenar y servir la grabación en vídeo de las experiencias de interacción con RA
Descargar apps específicas de experiencias RA
Ofrecer al docente:
Un servicio de construcción del objeto virtual y su vinculación al marcador
Un servicio de vinculación al marcador de objetos digitales facilitados por el docente
Una guía para el uso de tal objeto en la docencia
Una aplicación de visualización RA personalizada
Objetivos y descripción del proyecto
Selección inicial del software
1.Tipos y formatos de objetos virtuales ( vídeo/ audio/ imagen / texto /3d ) que se pueden vincular a una realidad dada
( marcador o imagen real)
2. Calidad visual del resultado
3. Estabilidad del resultado
4. ¿Requiere periféricos especiales? ¿Opcionales? ¿Si es así, mejora mucho la capacidad de interacción u otra ventaja? ¿A qué coste?
5. ¿Requiere grandes recursos del sistema? ¿Equipos especialmente dedicados a la producción?
6. ¿Multiplataforma? Opciones de exportación.
7. Interacción con y entre objetos virtuales
8. Existencia de tutoriales, foros, información, comunidad de desarrolladores o usuarios
9. Existencia de catálogos de objetos vinculables
10. Posibilidad de conseguir aplicaciones educativas :

10.1. De aplicación general
  - Mapa conceptual. Vinculable al cuerpo o al espacio de estudio del alumno
(mnemotecnia de localización)
- Laboratorios. Textos explicativos emergiendo de los propios objetos e instrumental del laboratorio
-Vinculación de vídeo del profesor “en aire” a marcador ( canal alpha).
10.2. De aplicación específica a una determinada materia
- Tipo Skull AR (CC. Salud)
- Reconocimiento de fórmulas y representación animada de funciones (Matemáticas)
- Vinculación de estructuras y edificios 3d al plano ( Arquitectura e Ingeniería)
- Explicaciones de audio o vídeo disparadas por la visualización de cuadros, escultura ( BB. AA., Historia del Arte )
Estudio comparativo
Las objetos virtuales disparados por realidades separadas pueden
interaccionar entre ellos
, abriendo numerosas posibilidades de ejemplificación de conceptos y de procesos. La necesaria manipulación de los marcadores
suma la memoria kinestésica a la visual
Diferenciación del concepto
¿Qué es?
Posibilidades
El proyecto RAUS.
Resultados

La realidad aumentada
puede combinarse
con la videoconferencia
,
sumando nuevas posibilidades
al e-learning
zugstar


Arquitectura de funcionamiento
de Metaio
EL PROYECTO RAUS
FERNANDO GARCÍA. SAV-US.
Director Técnico. Encargado Área de AR y VR.
Conclusiones hasta el momento:

( 1 ) - Metaio parece contar con la mejor herramienta de creación y Junaio, el mejor visalizador. AREL es un lenguaje de programación que no requiere de la creación de una app específica

( 2 ) - Pueden distinguirse estos tipos de experiencias RA aplicables a la educación :

1) Según donde resida la información educativa

- A. La información educativa reside en el contenido digital. El contenido real es un entorno familiar sobre el que se coloca la información digital para que se perciba y recuerde mejor la inf. educativa.
- B. La información educativa reside en el contenido real. El contenido digital aumenta y complementa esta información

2) Según sea el contenido digital

- Pasivo o Interactivo
- Vídeo ( alpha, pantalla completa) , 3d (obj, fbx), imágenes ( png, jpg), audio, inmersión 360

( 3 ) El tipo de contenido digital que mejor combina con la realidad es, por razones obvias, el contenido 3d. Es necesario encontrar un modo de generar contenidos 3d más fácil que la generación pura a través de programas costosos de aprender como Cinema 4d, 3dstudio o Autodesk
Algunas conclusiones
Fundamentos para su efectividad
Smartphones
Tablets
Consolas de videojuegos
Webcam
La
interacción directa

Un ejemplo de la posibilidad de traslación a otros entornos de las experiencias de realidad aumentada es la iniciativa de los japoneses de SALAD: ‘Toque la ventana del tren’. Esta experiencia se apoya en KINECT de Microsoft, consiguiendo que la ventana actúe como si fuera una pantalla táctil.
kinect
myo
leap motion
intel real sense
1. La atención es condición necesaria para el aprendizaje consciente.
2. Los contenidos no neutrales afectivamente se recuerdan. La relevancia emocional es importante.
3. El estudio de los textos es más eficiente sobre el papel

4. Las TICs tienen una potencialidad distractora que puede minimizarse creando recursos RA ADECUADOS

5. La información que procede de varios canales sensoriales se recuerda mejor

LA RA ES MULTIMEDIA

o en tu servidor
http://ra.sav.us.es

Hitos en la historia de la RA :

-
Caudell ( 1990)
inventa el término:
Boeing y los diagramas de cableado

-
Azuma (1997)
, marca las características:
a) La combinacion de lo real y lo virtual
b) La interacción en tiempo real.
c) La ubicación en el mismo sistema de coordenadas 3d que la realidad.

-
Hiro Kato (1999)
crea la herramienta:
ARToolkit que permite fácilmente c ( tracking visual) mediante una librería en C de código abierto




Podemos
enriquecer elementos de
la realidad
haciendo más fructíferas
las "salidas al campo"

Y crear experiencias inmersivas en entornos reales
Desarrollos complementarios y
futuros
¿Qué necesitamos para experimentar la RA?
TIPOS DE RA DE ACUERDO A SU FUNCIONALIDAD
(Hughes, Fuchs y Nannypieri)
ENTORNOS DE COMPRENSIÓN AUMENTADA
DESTACANDO LA ESTRUCTURA GEOMÉTRICA 3D DE UN OBJETO REAL
SOLDAMATIC: SIMULACIÓN VIRTUAL DE SOLDADURA PARA F.P.
PAST VIEW: INTEGRANDO UNA IMAGEN VIRTUAL DEL PASADO EN EL ENTORNO REAL
Podemos
integrar vídeo en los apuntes minimizando los riesgos
de
enviar al alumno a la red interfiriendo el proceso de estudio

Jabr, F. (2014). Por qué el cerebro prefiere el papel. Investigación y Ciencia, 449, 83-93
Los recursos RA integrados en los apuntes permiten que la
información textual se estudie sobre el papel
y se complete con el
procesamiento visual y kinestésico

7. La posibilidad de
interaccionar sobre la realidad
usando el propio dispositivo móvil del alumno
convierte a esta tecnología en complemento idóneo de metodologías activas de aprendizaje
Realidad Aumentada adaptativa
Realidad Virtual (RAE):
representación de escenas o imágenes de objetos producidos por un sistema informático que da la sensación de su existencia real

Virtual:
1. Que tiene virtud para producir un efecto aunque no lo produce de presente. Frecuentemente, en oposición a
efectivo o real
3. Que tiene existencia aparente y no real
Componentes de la RA
Concepto, historia y tipos
La construcción
del recurso

Herramientas sin programación
Augment
Aurasma
CraftAr
Aumentaty
Herramientas con programación
Metaio
Vuforia
OBJETOS VIRTUALES
360º
3D
Vídeo alpha
TRACKABLES 3D
Características de la imagen que actúa de marcador
Patrones altamente estructurados:
alto contraste
diferentes colores
bordes definidos
Formatos comunes, cuadrados o rectangulares de ratio 3:2 , 4:3 o similares.
El texto y las zonas planas de sombra obstaculizan.
"Cropear" las zonas estructuradas si se da lo anterior
Evitar reflejos así como las zonas demasiado oscuras
Buscar marcadores de formato similar al objeto real
No usar materiales reflectantes.

EspiRA, proyecto de geolocalización y educación
Potenciación del trabajo de campo
Descubrimiento del entorno
Participación y colaboración
Base
Layar
y luego
realizaron una app propia donde gracias
a la colaboración de varios centros llegaron a
registrar unos 600 POIs de interés educativo
Ver Geo Aumentaty
Investigación del entorno
Alteración de la realidad para mostrar su futuro
Construcción de una realidad imposible
Magic Leap
Pepsi Max
Cervomaton

coherente
incoherente
6. La información tiene mayor probabilidad de ser retenida si
está relacionada con el centro de
interés del destinatario







Dato: Casi el 100% de los jóvenes de 15 tienen un smartphone
INE 2014:Encuesta sobre Equipamiento y Uso de Tecnologías de Información y Comunicación en los hogares


Realidad aumentada hiperrealista de
máxima integración (MAGIC LEAP)
Dependen de conectarse a un servidor externo
Tienen muy limitada la posibilidad de interacción
Tienen muy limitado los niveles de RA que se pueden crear
Tienen limitado el display sobre el que puede desplegarse el objeto virtual
Son fáciles de usar

Relojes?
Fíjense en que los letreros virtuales están en las
mismas coordenadas 3d que el objeto real
PERCEPCIÓN AUMENTADA
Teoría bergsoniana de la percepción:
orientación a la acción

Percibimos para operar con mayor eficacia
sobre la realidad

LA RA AUMENTARÍA LA POSIBILIDAD
DE LA TOMA DE DECISIONES
SOBRE ESTA ACCIÓN
ENTORNO ARTIFICIAL
Concepción de la RA como
no necesariamente
pragmática

LA IMAGINACIÓN,
LO ARTÍSTICO,
LO LÚDICO
El asombro
LA RA COMO VIVENCIA
El cuerpo y sobre todo el propio rostro
son estímulos visuales no indiferentes
HERRAMIENTAS RA
Metaio Creator
Metaio SDK
Junaio
Metaio Toolbox
AREL
Continuous Visual Search
Vuforia SDK
Vuforia Object Scanner
Entornos de desarrollo
X-code
Imágenes equirectangulares
Metaio Creator
Realidad inmersiva
Acciones
http://www.123dapp.com/Gallery/content/all
Project mapping
Haptografía
http://idav.ucdavis.edu/~okreylos/ResDev/SARndbox/
http://ra.sav.us.es/index.php?option=com_content&view=article&id=46:corazon-4&catid=27:ra&Itemid=123
HAGAMOS RECURSOS BASADOS EN APPS
La generación de una realidad virtual a partir de un simple dibujo puede usarse como refuerzo positivo del trabajo, de actividades de expresión plástica, sobre todo en educación infantil y primaria
Peq
El misterioso dispositivo de Magic Leap
Microsoft Research: Gafas normales para RA
Hablamos de unas gafas normales y corrientes, como podéis ver en las imágenes. La tecnología permite que el portador pueda ver contenidos generados por ordenador con un campo de visión de 80 grados, mediante holografía. Como buena realidad aumentada, la idea es que se vayan dibujando en tiempo real sobre la escena que contemplamos.
Zapbox: unas gafas de cartón y un iphone
La alternativa barata a las MS Hololens
Miniaturizar
Abaratar
Integrarlo como modo de interacción
con nuestros dispositivos.
Por ejemplo, el pc




1. Microsoft HoloLens
:- Gafas independientes; con funciones complementarias con windows 10. 3500 € aprox.

2.
Sony SmartEyeglass
:- http://developer.sonymobile.com/2014/...
Ligeras. Solo 77g. Compatible con ciertso smartphones sony, samsung, lg ( android). 749 €

3.
Vuzix Blade 3000 Smart Glasses
:- https://www.vuzix.eu/Products/m3000-smart-glasses. 900 €


4.
Recon Jet
:- https://www.pccomponentes.com/recon-jet-gafas-de-realidad-aumentada-blancas. 500 €
Para deportistas


5.
ORA-2 Smart Glasses
:- http://www.optinvent.com/produit/ora-2. 500 €


6.
Atheer One
:- http://www.atheerair.com/


7.
CastAR
http://castar.com/

Gafas Especiales AR
Realidad Mixta
Mezla de la Realidad Virtual con el campo de visión del sujeto, sin que la capa virtual esté activada y asociada a ningún objeto de la realidad
Características de los zapcodes
Las rayitas que rodean al rayo indican a la app qué contenido descargar
Pueden ser coloreados para integrarlos con diferentes fondos
Mientras que un QR ha de tener un tamaño de 17 mm como mínimo el zapcode puede ser de 8 mm de diámetro. Y puede ser captado sin enfocarlo totalmente en frente.
Puede activar varios contenidos a la vez y diversos
Requiere usar una app gratis: "zappar". Pero no es totalmente gratis su producción

Inciso: "Minority Report"
Los marcadores basados en imagen pueden ser de diferentes formas:

- Imagen panorámica

- Cara


Otras imágenes virtuales no digitales
Tracking
Calcular la posición relativa de la cámara real respecto de la escena para poder generar imágenes virtuales alineadas con la imagen real.
1998, Jun Rekimoto (SONY)
1999, ARToolkit, de Hiro Kato
Realidad aumentada:
tecnología que logra mezclar imágenes virtuales con la realidad física
“El cerebro se inventa un mundo, cada uno de nosotros ve un mundo distinto”,
dijo usted en una entrevista. ¿Es así?
Esto es una hipótesis, no es una afirmación demostrada. Pero es una de las que a mí me parecen más razonables y tiene que ver con Immanuel Kant, que decía que el mundo es un reflejo de la mente. Los datos que estamos obteniendo en mi laboratorio concuerdan con esa posibilidad. Puede que el cerebro genere un mundo virtual que es la realidad que cada uno de nosotros ve. Cuando estamos dormidos, esa máquina está desconectada de la realidad; y cuando estamos despiertos, amarramos con nuestros sentidos esa simulación de realidad virtual.
Rafael Yuste, Universidad de Columbia, ideólogo del proyecto BRAIN. Entrevista en El Pais:
http://elpaissemanal.elpais.com/documentos/rafael-yuste/
Y mostrar
procesos internos (
ej.:funcionamiento ap. digestivo
) o invisibles
(ej: electromagnetismo)
Permite ubicar varios recursos audiovisuales a lo largo de un texto didáctico. En el lugar más conveniente para el aprendizaje
http://ra.sav.us.es/index.php?option=com_content&view=article&id=117:nuevos-escenarios-formativos-a-trav%C3%A9s-de-la-web-2-0&catid=27:ra&Itemid=123
Iglesia de la Anunciación
Anunciación RA:
http://ra.sav.us.es/index.php?option=com_content&view=article&id=127:anunciacionra&catid=27:ra&Itemid=123



Monasterio de la Cartuja
Cartujapp:
http://ra.sav.us.es/index.php?option=com_content&view=article&id=102:cartujapp&catid=27:ra&Itemid=123

Control cerebral
http://neurable.com/
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