Realidade Virtual na Educação

•

SIN SIGLA

Hector Fons

13/5/2024

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA
DE MEXICO
FACULTAD DE CIENCIAS POLlTlCAS y SOCIALES
COORDINACION DE CIENCIAS DE LA COMUNICACIO~
LA REALIDAD VIRTUAL Y EDUCACION
T E s I s
ClLiE PARA 8BTENER __ -;-I,ULC =".i:
LICENCIADO EN CIENCIAS DE LA COMUNICACION
y PERIODISMO
p R E S E N T A
LORENALMENESES LOPEZ
, /
~SESOR. FRANCISCO GOMEZMONT
CIUDAD UNIVERSITAR!A. 'v'1::XICO 2001

UNAM – Dirección General de Bibliotecas
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Agradecimientos
A MIS PADRES
Quienes me dieron la fuerza, el apoyo y la enteresa para continuar con mis
estudios y alcanzar una de mis metas. Por creer siempre en mi y por brindarme
todo su apoyo y confianza.
A MIS HERMANAS
Luz Maria, Elia, Claudia, Sonia
y A MI HERMANO
Marco Antonio
Por creer en mi, por brindarme la confianza en mi misma y por animarme para
seguir con mis planes. Por darme su apoyo moral y económico, pero sobre todo
por ser mis hermanos.
A RA YMUNDO, ISRAEL, MARCO ANTONIO,
MARCO ADRIÁN, SEBASTIÁN y ADRIANA por
estar a mi lado y por formar parte de mi familia.
A LEONARDO por brindarme su cariño, comprensión y apoyo.
A MIS AMIGOS
por brindarme su apoyo y por estar conmigo en las buenas y en las malas.
Especialmente a Jeanett por apoyarme para poder realizar mis trámites y por
creer en mi.
Gracias a la UNAM
Por darme la oportunidad de adquirir las bases para mi desarrollo profesional.
A MI ASESOR
Porque sin su apoyo no hubiera podido llevar a cabo esta investigación.
Realidad VIrtual y EducacIón
Indic:e
¡QDUCCION ................... .. .. ..................... 1
'ITULO I
i ORiGENES DE LA REALIDAD VIRTUAL EN LA EDUCACiÓN
Breve historia de la realidad vlrtual.. ...................................... . .................................................................. 3
Realidad virtual y educación: los inicios ........................................................................ .. .. ............ 8
La realidad virtual en México ...................................................................... .. .. ....... 15
'ITULO 2
UÉ ES LA REALIDAD VIRTUAL?
Realidad virtu.1 y multimedl ................................................................................................................................. 17
¿Qué es la realidad virtual?.................... ..................... .. ................ 18
Caracteristicas de los sistemas de realidad virtual ..................................................................... 18
Tipos de sistemas de realidad virtual.. .......................................................................................... 23
Arquitectura del Hardware ................ .. .. ....................... 25
El desarrollo de nuevos dispositivos para la realidad virtual ......... .. ................... 35
Perspectivas sobre el futuro de la realidad virtuaL ........................................... . .. ....... 36
El realismo virtual: el futuro de la realidad virtuaL ....................................................................... 40
CAPITULO 3
LA REALIDAD VIRTUAL EN LA EDUCACION
Aproximación pedagógica de la realidad virtual en la educación .. ................. 44
Visión pedagógica de la realidad virtual ... .. ....... 46
El proceso de información en el ser humano ................................................ . .. ...................... .46
El constructivismo y la semiótica como bases teóricas de la realidad virtual en la educación ................. 49
La realidad virtual como herramienta de apoyo en la educación ................................................................... 63
Los sistemas de simbolos y pensamiento visual en el proceso de aprendizaje ...................................... 63
El proceso de enseñanza-aprendizaje y la realidad virtual .. . .......................... .71
Atributos de la realidad virtual para la educación ............................ ..
La realidad virtual cómo herramienta de aprendizaje constructivista
En las ciencias .................................................................................................................................... 93
............. 96 En los estudios sociales .....
En el arte ....... .. ................................................................................................ t02
Esludios ambienlales .. .. 103
Otros ............................................................................. . ........................ 104
CONCLUSiONES ................................................................ . ..................................................................... 106
BIBLIOGRAFIA ............................................................................. . .. .......... 110
Realidad Virtual y Educación
Introducción
~
tualmente nuestro medio está en un continuo cambio, por lo cual es necesario buscar otras formas
de enseñanza para poder capacitar a los jóvenes que en un futuro tendrán Que enfrentarse a un
undo mas competitivo y dificil. Sin embargo no estamos solos frente a esta lucha. Actualmente
existen infinidad de herramientas que la tecnologia nos proporciona para poder cambiar el concepto
educativo que nos hace temer a dichos cambios. Herramientas como la computadora nos facilitan el trabajo
Con la idea de simplificar el trabajo y sobre todo de desarrollar nuestras capacidades, la
computadora nos ayuda a comprender y controlar mejor nuestro entorno.
Con base en la teoria constructivista, basada en los principios de Jean Piage!, se propone a la
computadora, especificamente a la realidad virtual, como una nueva herramienta de aprendizaje, ya que
cubre los requisitos para que el estudiante aprenda de forma divertida y entretenida. Debido a que tiene
capacidad sintética, es decir genera imágenes, la realidad virtual puede mostrar varias perspectivas de un
mismo hecho sin que el estudiante corra ningún riesgo; además de que si éste no comprendió bien puede
regresar y repatino.
A partir de los principios educativos ta realidad virtual ayuda a que el estudiante se mantenga
atento; además de que puede recordar con mayor facilidad lo que se le ha enseñado, debido a que la
información es presentada con imágenes y apoyada con los otros sentidos (el tacto, el olfato, el oido y el
gusto). Es asi como el estudiante puede experimentar con todos sus sentidos.
La experiencia personal es la base de la teoria constructivista, ya que "nadie aprende en cabeza
ajena", por lo cual el profesor no queda como el único recipiente de la información sino que se convierte en
el guia del conocimiento, en donde el estudiante toma un rol activo en el cual él es el principal responsable
de la adquisición del conocimiento dejando atrás el rol pasivo de recipiente en espera de la información.
Debido a sus características, la realidad virtual resulta ser un excelente medio de comunicación de
ideas, ya que el autor puede expresar con ayuda de la imagen, el sonido, el tacto, el olfato y el gusto lo que
con palabras a veces resulta dificil.
Asi es como la imagen1 pasa a primer término, que basada en signos y símbolos puede ayudar a transmitir
la información más clara y coherentemente a los estudiantes.
I Está científicamente comprobado que el 90% de la información que recibimos es a través
1
Realidad Virtual r EducaciónJunto con los libros y otros métodos de enseñanza la realidad virtual facilita la comprensión de
temas dificiles COmo la fisica, la química, las matemáticas, y todas las ciencias en general. Además penmite
aprender mejor otras áreas como las sociales (estudios antropológicos e históricos, del lenguaje,
geográficos y literarios entre otros.). Aunque no cabe duda que en uno de los campos en que se está dando
con mayor fuerza es en la medicina.
de la vista.
2
Realidad Virtual y Bducación
Capítulo I
Los orígenes de la Realidad Virtual
en la Educación
Breve Historia de la Realidad Virtual
L
A idea de una 'realidad allemaliva' paralela a la real ha eslado presenle en la menle
humana desde tiempos inmemoria!es haciendo su existencia tan antigua como el mismo
mundo. Las narraciones mitol6gicas, las pinturas rupestres, las leyendas medievales o la
búsqueda de la piedra filosofal, son ejemplos inmortales de la incesante persecución de
una realidad alternativa en diferentes momentos históricos de la humanidad.
También en el ámb~o literario encontramos numerosos libros cuya lectura nos ha permitido
"vivir" en otros mundos diferentes al nuestro, tal es el caso de "Robinson Crusoe", "Alicia en el pais de las
maravillas", "Don Quijote de la Mancha" o ·Cien mil leguas de viaje submarino·. Asimismo en el teatro, el
cine y la televisión se pueden vivir variantes de una realidad alternativa y en determinado momento,
gracias a la dinámica de sus imágenes, experimentar diferentes estados de ánimo.
Gracias a las tecnologías informáticas, esta realidad alternativa se ha convertido en la llamada
"realidad virtual" conocida también como "ciberespacio". Apl:cando elementos de comunicación
actualizados los sistemas de realidad virtual consiguen trasladamos a nuevos mundos alternativos que
nos permiten "vivir", como reales, simulaciones que actúan directamente sobre nuestros sentidos.
Los antecedentes computaciona!es de la realidad virtual podemos encontrarlos en las primeras
ideas para crear un aparato que permitiera automatizar los cálculos y acelerar su realizaci6n, siendo el
matemático y filósofo francés Slaise Pascal, quien en 1641 inventó la primera máquina aritmética. Y en
1676 el filósofo alemán Godttfried W. Leibn~ aportó su grano de arena al inventar el cálculo infinrtesimal.
En 1810, Colmar Thomas logra construir un calculador de serie con un automatismo muy
reducido, y hacia 1869 el matemático inglés ehartes Sabbage estableció los principios para conseguir
una total automatización del cálculo, pero su idea no prosperó pues resultaba demasiado avanzada para
3
Realidad Virtual r Educación
la tecno~ogia de su época. La búsqueda de soluciones técnicas continuó y a partir de algunas máquinas
calculadoras más originales que prácticas nacieron los primeros sistemas informaticos. En 1890, Herman
Hollerith construyó un sistema de ta~etas perforadas como elemento base para contener la información.
Ya para 1937 Howard H. Aiken, de la Universidad de HaNard, utilizando la técnica de las fIChas
perforadas, construyó la "Mari< 1", de neles electromagnéticos marcando el pase más impertante hacia la
automatización de la información.
El surgimiento de la primera computadora es importante, ya que sin la informática la realidad
virtual no tendria pesibilidades de existir. La pnmera computadora que surgió fue la creada per Alan. M.
Turing en 1939, con la que establecieron las primeras bases teóricas de la informática moderna. Turin9,
maternát!co inglés, elaboré una máquina calculadora que simulaba el procesamiento de la información
en el ámbito analítico.
Poco tiempo después, John van Neumann definió la posible estructura de una máquina
automática que penn"ia almacenar el programa dentro de una memona central. En 1949 se utilizó la
pnmera máquina llamada ENIAC de la Universidad de Cambndge.
Postenonnente, dada la impesibilidad de programar con el código intemo de las pnmeras
computadoras fue necesario crear diversos métodos simbólicos dando origen a los lenguajes
informáticos. A partir de este momento la evolución ha sido constante, tanto en tamaño (cada vez más
reducido), como en capacidades (cada vez más amplias, complejas y rápidas). Para que la realidad
virtual apareciera ha sido precise que las computadoras adquineran gran velocidad y pudieran resolver
con facilidad problemas complejos.
A finales de los 60·s el Departamento de Defensa Norteamencano contaba ya con dos lineas
tecnológicas de investigación:
-Dispositivos de control para la conducción de aeronaves: En especial se trataba de cascos
de visualización de vuelo que combinaban las imágenes reales y la información gráfica
complementaria.
-Tecnologías de simulación de vuelos: Que estaba destinada a evitar riesgos a los p[!otos en
fase de entrenamiento, y que permitiera ·crearles· condiciones y escenarios simulados sin
peligro para los aviones.
4
Realidad Virtual r Educación
Estas investigaciones fueron la raiz para establecer las bases técnicas y cientificas de lo que
ahora llamamos Realidad Virtual. Las primeras investigaciones se dirigieron hacia la posibilidad de
generar gráficos en 3D que utilizando las computadoras disponibles de aquella época debían servir para
crear programas de simulación de vuelos.
En 1965 dentro del "Congreso del Proceso de Información de la Federación Intemacional", Ivan
Sutherland presentó un documento titulado "The Uffimafe Display" con el cual trazó un modelo para
interfaces humano-computadora en el que se proponía la visualización por computadora para simular el
mundo físico y en el cual el operador podría interactuar directamente con sus sentidos2. La cual ofrecería
nuevas posibilidades para la visualización de infonnación compleja.
Ya para 1968 el mismo Sutherland presentó otro documento en una Conferencia de
computación, en el cual explicó como se podía generar una visualización tridimensional utilizando un
local"dor de posición y gráficos computacionales. Ese mismo año en Harvard, Ivan Sutherland creó
junto con Cohen la "Espada de Damocles"', primer prototipo de visiocasco que permitó contemplar, por
med." de un sistema de espejos y dos diminutos tubos de rayos catódicos de media pulgada de
diámetro, las imágenes gráficas sobre impresionadas en la escena real. En este aparato la posición de la
cabeza del usuario era controlada por un elemento que estaba suspendido del techo. El prototipo original
era monosc6pico pero poco después llegó a ser estereoscópico.
En realidad la "Espada de Damocles " fue el primer sistema periférico de la realidad virtual,
aunque muy rudimentario.
2 Aunque el sistema de Realidad virtual es percibido como un nuevo campo de la tecn%gia, no es asl. ya que
muchos de los conceptos y de las tecnologías de la realidad virtual tiene origen desde los afias 20's cuando Link
Corporation construyó un arte Jacto de entrenamiento para la simulación de vuelos. Además hubo trabajos
precursores al trabajo de Sutherland. con la idea de presentar una realidad alternativa que permitiera
experimentar con todos los sentidos. Uno de estos trabajos Jue el realizado por Morton Heilig, quien cre6 el
"Sensorama" que surgió de la inspiración de su autor con la idea de experimentar el cine con todos los sentidos.
Asifue como en los afias 50's Heilig desarrolló una maquina que daba al usuario la sellSación de estar inmerso en
otro mundo. La máquina de Heilig no proyectaba unicamente imágenes cinemálicas sino que también proveia al
usuario de la sensación del olfato, ya que la máquina emitia ciertas esencias en momentos apropiados durante lo
experiencia del Sensorama. Jleilig creía que el sistema inmersivo debería tomar en cuenta el hecho de que cada
sentidO monopoliza la atención del hombre en las siguientes proporciones: visión 70%, escucha 20%. olfato 5%.
tacto 4% y gusto 1%. Es interesante conservar estas parámetros a la hora de examinar los sistemas de realidadvirtual y sus aplicaciones actualmente.
J En griego Dtmokles, cortesano allegado de Dionisia el Viejo, tirano de Siracusa (Principios del S.U· antes de
Jesucristo), a quien llegaba a molestar con su exaltación continua la felicidad de los monarcas. Dionisia le cedió
su pueslO par un dia poro que juzgara por sí mismo_ Damocles se sintió feliz, hasta que se dio cuento de que
encima de su cabeza estaba una espada colgando de una crin de caballo solamente. Esta leyenda expresa la
constante inquietud en que vivía Dionisia, cuya vida se desarrollaba en el interior de la triple muralla de su
fortaleza. lA espada de Damocles ha pasado a simbolizar, en el lenguaje corriente, un peligro permanenle.
5
Realidad Virtual r Educación
Poco O nada se había hecho hasta entonces, por lo que fue necesario probar una serie de
equipos de nueva creación que permitieran la utilización de información gráfica tridimensional basada en
algoritmos.
Tiempo después Sutherland se trasladó a la Universidad de Utah y para el 1 de enero de 1970,
junto con su equipo de investigadores, desarrolló el primer sistema de visualización virtual mejor
conocido como visiocasco interactivo. Pero fue Ed Catmul1 quién a partir de 1974, en la Universidad de
Utah, aplicó a la síntesis de imágenes algunos de los conceptos básicos para dar textura a las imágenes
generadas. Y en 1975 Milton Krueger diseñó un sistema de localización del usuario, y Sadin y Sayre, en
1977, diseñó en Chlcago los primeros electroguantes como periféricos de entrada.
En este mismo año, a partir del proyecto militar dirigido por Tom Fumess, se creó un visiocasco,
que a pesar de ser pesado y muy grande, incorporó por primera vez tubos de rayos catódicos de alta
resolución. Éste fue llamado "Simulador de sistemas aéreos acoplados visualmente" (VCASS) y permitia
calcular la orientación y posición de la cabeza del usuario rea~izando una superposición de gráficos sobre
imágenes reales.
Hay varios aspectos importantes que tienen que ser considerados en el trabajo de Suthertand, el
primero es que la investigación fue auspiciada por el ejército americano lo que contribuyó al surgimiento
de las investigaciones microelectrónicas. Pero a diferencia de algunas otras áreas de la computación que
fueron directamente relevantes para las aplicaciones militares, el sistema de Sutherland, fue el primero
en usar las gráficas computarizadas para la interacción entre el usuario y la máquina que sirvió de
entrenamiento para el control del espacio aéreo.
Otra capacidad del visiocasco interactivo de Sutherland fue que utilizó espejos como pantallas
para que el usuario pudiera ver la visualización y el mundo real al mismo tiempo. Otra característica de
este sistema fue que al visiocasco se le agregó un brazo mecánico, que ayudaba a conocer la posiCión
de del usuario dentro de la computadora; un dispoSitivo sencillo si lo comparamos con los seguidores de
posición comunes, pero fue el primero que trabajó dentro de los límites de la tecnología disponible en
aquel tiempo.
Sin embargo tanto este disposttivo como el de Sutherland fallaron con el paso del tiempo. La
falla resultó de las limITaciones del poder de las computadoras que estaban disponibles. Tuvieron que
pasar mas de dos décadas antes de que surgieran los sistemas de realidad virtual. Ya Que como Biocca
ha apuntado, la realidad virtual no consiste en una tecnología única sino que es la conclusión del
(Nueva Enciclopedia Larousse. Tomo 111 p.2729 1981)
6
Realidad Virtual y Educaci6n
desarrollo de varias, y mejorarla tomó años de avances en una variedad de campos antes de que se
pudiera llegar a dicho sistema.
Fue en los 80's cuando estos desarrollos se dieron en tres áreas: en el arte, la robótica y la
simulación de vuelos en el ejercito, con relación a la investigación en el espacio. En el arte la primera
persona en explorar el potencial de la realidad virtual como dispositivo computacional interactivo fue
Myron Kruege~, aunque él prefiere el nivel de 'realidad arfir/Cial'.
En 1980 la compañia StereoGraphics inventó unas gafas estereoscópicas yen 1982, Thomas
Zimmenman obtuvo la patente de un electroguante para tocar objetos virtuales que más tarde fue
comercializado por la VPL Research.
Fue en esta década en la que Myron Krueger acuñó el ténmino de 'realidad artifICial' y comenzó
a desarrollar medios de respuesta controlados por una computadora. Al mismo tiempo Scott Fisher',
procedente del MIT Media Laboratory profundizó en la investigación sobre pantallas estereóscopicas y
produjo un recorrido simulado en Aspen, Colorado, en el que se podia manejar sobre una calle virtual y
entrar y explorar los edificios que formaban parte de la experiencia.
En 19S7 la compañía Superscape presentó el software "Freescape", para desarrollar mundos
tridimensionales sobre una PC, y la Fake Space Labs fabricó en 1988 un sistema binocular para realidad
virtual. En ese mismo año Scott Foster, desde el Centro de Investigaciones de Crystal River Engineering,
inventó el Convolvolrón, dispositivo generador de sonido tridimens;'nal. Ya para 1989, Atari sacó al
meneado el primer videojuego en 3D. Ese mismo año LEEP System y VPL comienzan a fabricar los
primeros visiocascos comerciales; Lusted y Kanpp fundan BioConfrol Systems dedicada al desarrollo de
dispositivos de control bioeléctrico y Tom Fumess deja el ejército para fundar el Human Interface
4 A principios de los 70 ·s. Krueger creó una galería que permitla a los usuarios in/erac/uar con un medio
bidimensional generado por computadora. La diferencia entre la realidad artificial de Krueger y los sis/emas de
realidad virtual es que él no intenta crear una simulación que diera al usuario la impresión de estar
corporalmente inmerso dentro del mundo virtual_ El sistema de Krueger proyecta una silueta del usuario sobre
una pantalla del tamaño de un muro para que el usuario pueda interactuar con estos dos mundos bidimensionales
La interactividad es alcanzada con la grabación de los movimientos del usuario con una videocámara y usando la
computadora para re/acionar la imagen del usuario con los elementos del mundo, Como este sistema usa la
imagen del cuerpo del parlicipante es conocida como "mirror-world", Además. el sistema tiene la capacidad de
permirir que varios usuarios interactuen con otrols en la pan/alla donde se proyeCla el mundo. Comparada con el
sistema de Sutherland. la "realidad artificial" de Krueger está principalmente dirigida a la exploración del
potencial expresivo o creativo de la interacción con computadoras,
~ Scolt Fisher se metió de /lena en la investigación sobre realidad virtULlI cuando comenzó a colaborar en 1982.
con Alan Kay en el laboratorio de Atari. Experimentando nuevas tecnologias. Fisher colaboró con frie
Gullichsen. especialista en equipos y herramientas aplicadas a la realidad virtual. así como con William Bricken.
que más larde destacarla por sus investigaciones en el }fuman Interface Technology Laboratory (HITL) de la
Universidad de Washington. En /986, Fisher comenzó a colaborar en el NASA Ames Center. poro in/ervenir en el
proyecto VIEW. dirigido por David Nigel
7
Realidad Virtual r Educación
Technology Laboralol}' (HITL) en la Universidad de Washington, al que se incorporaria William Bricken,
procedente de Aufodesk. En este mismo año Eric Gullichsen funda SenseB, y Aulodesk presenta Su
primer sistema de realidad virtual para pe.
A partir de esta década comenzara" los cambios para la tecnologia de la realidad virtual; ya que
se dio el abaratamiento de los equipos necesarios para el proceso virtual y surgieron nuevos sistemas de
generación de graficos 3D, así como nuevas investigaciones sobre periféricos abriendo la posibttidad de
utilizar herramientas y softwares más complejos que conducían a la aplicación de circuitos integrados,
especialmente diseñados para el tratamiento de imágenes en realidad virtual. Fue en esta épocacuando
la industria se dio cuenta de lo importante que podria ser esta investigación, ya que ya estaba superando
la aplicación militar y académica.
Además en esta misma década, Jaran Lanier, fundador de VPL Research, acuña la expresión
"realidad virtual" para distinguir entre los medios inmersivos que él estaba creando y las simulaciones por
oomputadora tradicionales. Junto a Lanier estuvo Thomas Zimmerman, co-fundador de VPL Research,
quien trabajó con él para desarrollar un guante con el que se pudieran agarrar objetos virtuales.
Por su parte la NASA desarrolló unos anteojos para que el usuario pudiera mirar en el mundo
virtual al mismo tiempo que se escuchara sonidos en tercera dimensión, así como agarrar objetos
virtuales con sus manos. La comunicación y la reacción fueron directas con el medio virtual; el contacto
oon la computadora generadora del medio no fue necesario.
En 1992 la película Lawnmower Man introdujo por primera vez el concepto de realidad virtual al
público. y para mediados de los 90's fue posible sentir texturas y sensaciones; además de que permitió
percibir olores.
La posibilidad de poder aplicar la realidad virtual en las computadoras personales ha permitido
dar en muy poco tiempo un gran sallo en la aceptación y diwlgación de los mundos virtuales, además de
que más empresas e instituciones están interesadas en la investigación y desarrollo de esta nueva
tecnologia.
Realidad Vinoal v Edocación: los inicios
Los inicios del uso de las computadoras en la educación6 pueden remontarse a los años 80's
cuando comenzaron las primeras investigaciones sobre las posibles aplicaciones y ayuda que pudieran
6 El uso de la compuladara se ha desarrollado en varias elapas en las cuales se han descubierlo varias formas
cómo el ser humano ha reaccionada anle las mismas, además de conocer las posibilidades que éstas dan al
8
Realidad Virtual r Educación
dar éstas al ser humano. Pero fue hasta principios de los 90 's cuando se comenzó a considerar
seriamente a la Realidad Virtual como una herramienta viable para la educación, por lo que ésta
avanzada tecnología no tiene una larga historia en la educación pública.
El primer proyecto que se creó usando realidad virtual en un salón de clases, se I!evó a cabo en
el Human Inlenace Techno/ogy laboralory (HITl), de la Universidad de Washington en Seattle en 1991.
El principal objetivo fue evaluar el potencial de la realidad virtual como medio de aprendizaje. El formato
se l!evó a cabo a través de una escuela de verano, en sesiones semanales durante las cuales el
estudiante tuvo oportunidad de construir su medio virtual, con la ayuda de computadoras persona!es pe,
en un periodo de cuatro días. Al final el estudiante pudo experimentar su mundo virtual a través de
sistemas de realidad virtual de inmersión.
El equipo que fue utilizado para la rea!ización de dicho proyecto fue un software llamado Swivef
3D y el sistema de inmersión estuvo conformado por un visiocasco y un guante. Al lénnino de este
proyecto se obtuvieron varias conclusiones positivas, la más importante fue que el proceso de
aprendizaje, para la construcción de un mundo virtual, fue relativamente corto.
Ese mismo año, en1991, se llevó a cabo otro proyecto similar en The Shephard Schoo/, una
escuela de educación especial en Gran Bretaña, que cuenta con una matrícula de cerca de 200 alumnos
con severas y profundas dificultades para aprender.
El proyecto estuvo conlonmado con alumnos entre los 5 y 19 años de edad. El sistema de
realidad virtual que se utilizó para llevar a cabo el proyecto fue el mismo que se utilizó en West Dentan,
tipo desktop o pe, con el Dimension como software y un spaceball como disposrtivo de entrada,
hombre para desarrollar mejor sus capacidades En sus inicios, el uso di! la computadora dio a conocer que el
conocimiento y las habilidades del estudiante pueden ser estudiados y manipulados ulilizando tecnicas de anólisis
apropiadas que permitieran conocer nuis a fondo el proceso de aprendizaje. en cuánto a su método .Y condiciones
de trabajo. y sobre todo conocer el resultado de la ins/ruccion, el cual seria comparado con el resultado de las
experiencias anteriores En esta primera etapa se pudo comprobar que era posible establecer las reacciones del
estudian/e y saber que tan efectivo había sido el proceso de enseñanza-aprendizaje. Asi. para la segunda
generación se descubrió que tan impoNante era saber en que condiciones se estaba dando el proceso de
enseñl1nza- aprendizaje como el conocer la forma en que sería enviado el mensaje, y can base en las experiencias
anteriores, predecir las reacciones de los estudian/es. Todo esto se basó en la psicología y en sus /eorías
cognilivas que fueron la fuente de apoyo que ayudó a los creadores y aplicadores del mensaje a conocer mejor a
los estudianres(recepfOreS) y asi saber cómo enviarían el mensaje. ro en su tercera etapa, la aplicación de las
computadoras estableció una nueva característica en el proceso de enseñama-aprendizaje. la interacción del
estudiante con la información, lo que dio origen a la Teoría de Transacción Instruccional basada en la idea de
que todo aprendizaje resulta de una in/eraccion (transacción-in/ercambio) en/re el estudiante y el medio de
enseñanza, y en este caso seria la computadora quien proporcionaría las reacciones presentadas en el mundo
real. Ya para la cuarta generación, en la podemos incluir el uso de la realidad virlual. se eSlableció que no hay
mejor forma de aprendizaje que el que se construye por sí mismo, lo que puede interpretarse como la síntesis de
lodas las teorías que comenzaron a aplicar para el uso de la computadora .. (1111'1.. A conceptual hao;is fo.!
educational applications ofvirtual realit)'o p.5 de 14. 1993.)
9
Realidad Virtual y Educación
pero el software fue modificado en sus aplicaciones por el equipo de investgación de realidad virtual.
mejor conocido como VIRARF de la Universidad de Nottingham. Además se utilizó el sistema de
comunicación alternativa "Makaton W creado por Margaret Walker.
El programa consislió en un vocabulario diseñado para ser mostrado a través de una serie de
etapas que iban incrementando su complejidad de acuerdo al avance del estudiante. Con esto se trató
de desarrollar no sólo las habilidades lingüísticas, sino en general de mejorar las habilidades de
comunicación. Así fue como el programa funcionó a partir de señales y símbolos que enseñaban idiomas
y conceptos de comunicación; además de ayudar a desarrollar las habilidades en las personas con
discapacidades como el autismo, el retardo mental, el desorden en el lenguaje, problemas neurológicos,
y múlliples discapacidades sensoriales.
La dinámica consistió en que el objeto que se quería que el alumno aprendiera era desplegado
por un lado de la pantalla, mientras que en el otro lado de la pantalla aparecía la respuesta correcta
seleccionada por el estudiante. El estudiante tenia que apretar el botón que diera el nombre y la
información correcta sobre éste y si éste acertaba o erraba, la máquina se lo hacia saber a través de
otros objetos. En ShepherrJ Sehool, como en West Denton, el sistema de realidad virtual fue integrado
con métodos de enseñanza e información actuales. Así los mundos virtuales consistieron en espacios en
donde eran desplegados diferentes objetos desde una taza, una balón, un árbol hasta cosas más
complejas.
Para desarrollar este proceso de enseñanza, ShepherrJ School recurrió a la psicologia cognniva
basada la teoría piagetiana, la cual remarca la importancia de que el individuo interactue con Su medio
para que éste adquiera un conocimiento. Esta teoria dio origen al constructivismo, y ha sido
principalmente la base de todos estos proyectos
El éxito del proyecto de ShepherrJ Sehool se debió a que la práctica fue el punto de partida, lo
que contrasta con el proyecto de West Dentan, pues aunque los estudiantes aprendieronsobre diseño y
computación les fue más difíc~ relacionar el medio virtual con el real.
Con este proyecto también se descubrió que una de las formas más factibles para evaluar lo
aprendido era que se aplicara a la vida real. Es por ello que el VIRART junto con Shepherd Sehool se
han dedicado desde entonces a la creación de medios virtuales para desarrollar habilidades de
seguridad y cuidado personal, entre otros. Asi es como también se ha venido dando la evaluación del
estudiante al exponerlo a situaciones reales.
1 El VIRART ({he Virtual Reality Applicalions Research Team) está localizado en el Department of Manufacluring
10
Realidad Virtual y haucación
Entre t991 Y 1992 se llevó a cabo otro proyecto en la escuela preparatoria de West Denton, con
la idea de innovar el sistema educativo Michael Clark reunió a 650 estudiantes entre los 13 y 19 años de
edad. En dicho proyecto West Dentan puso especial énfasis en la tecnologia, además de buscar las
facilidades para poder diseña«se uso el sot!ware CAD) y elaborar video directamente en una
computadora personal y de proporcionar la información necesaria a los usuarios para que el uso del
equipo fuera óptimo.
El equipo que se obtuvo fue el software Virlus Walktrough para que fuera corrido en una
Machintosh, y el Dimension Superscape Toolkft el cual podia ser corrido en una computadora personal, y
se utilizó como dispositivo entrada un spaceball. Y para su aplicación se hizo énfasis en las áreas:
científica, artística y diseño. Cuando el proyecto tenminó se otorgó un diploma a los estudiantes, que
dedicaron más tiempo al uso de la realidad virtual, en arte y diseño, llamado Busisness and T echnical
Educalion Council o BETEC.
Debido al éxito de este proyecto se comenzaron a planear nuevos proyectos en los cuales
podrían participar maestros interesados en manejar sus materias con realidad virtual. Se comenzó a
trabajar en pequeños grupos, y durante varias horas a la semana los estudiantes comenzaron a plantear
sus diseños en mundos virtuales. Aquí es donde se puede marcar el comienzo del uso de la realidad
virtual en la educación. El uso de la realidad virtual se extendió a otras áreas del lenguaje, el arte, la
medicina, la física, la química, entre otras.
Aunque el proyecto más importante de West Denton, comparado con el que se llevó a cabo en
el HITL, fue el Dangerous WOrkplace World realizado en 1992, y tenía como objetivo principal fomentar
la seguridad en el trabajo. Éste consistió en la elaboración de una fábrica con maquinaria en movimiento.
Dicho proyecto se llevó a cabo bajo el auspicio y patrocinio económico de una firma de ingenieros
conocida como -NEI Parsons· que tenía la intención de apl¡car lo aprendido en el medio virtual en la vida
real.
Para llevar a cabo este proyecto los estudiantes visitaron la fábrica para ver cuales serían los
parámetros que iban a seguir en la construcción de su mundo virtual. El proyecto fue confinado a una
salón de clases y la duración de las lecciones fue, entre 15 minutos y una hora, y se impartió como una
clase nonmal, al final del verano de 1992 cerca de 35 estudianles habian participado en el proyecto con
mucho éxito.
Entre las cualidades de estos proyectos están:
F.ngineering and Operations Management, en la Universidad de Nottingham, en Inglaterra
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Realidad Virtual y Educación
• que los estudiantes aprendieron a diseñar mundos virtuales, en donde
• los maestros fungieron como guías; permitiendo que
• los aprendices actuaran con autonomía, quienes siempre estuvieron dispuestos y
entusiastas para aprender.
También se obtuvieron otro tipo de datos como que tipo de mundos les gustaría construir a los
estudiantes, entre los que destacaron los histéricos, los contemporáneos y los futuristas, dando las
bases para saber que tipo de inquietudes tenían los jóvenes con relación a la realidad virtual.
Además los estudiantes dijeron que les gustaría volver a usar la realidad virtual, ya fuera en
juegos, en programas de creación de mundos virtua!es o en televisión, siendo la segunda opción la más
solicoada. Tal vez la diferencia que puede marcarse en ambos proyectos fue que mientras en el HITL los
estudiantes construyeron sus mundos de principio a fin, en el West Dentan unos estudiantes lo iniciaban
y otros lo terminaban.
Con estos proyectos se comenzaron a formar las primeras bases teóricas sobre la utilización de
la realidad virtual en la educación, ayudando a saber cuál era la posición del estudiante frente a un
medio virtual, y que en palabras de Michael Ciar!< 4niciador de los proyectos en West Denton- se resume
en lo siguiente:
"Da las herramientas al joven: antes de que sea condicionado, antes de que este
seducido y perplejo. La tecnologia es tan importante para los tecnólogos como la
educadón para los educadores·
En el verano de ese mismo año, 1992, el HITL llevó a cabo un segundo proyecto junto con el
Pacilic Center bajo el auspicio del Creative Technology Cemp. Esta vez el prop6soo fue extender lo
aprendido sobre los estudiantes y la realidad virtual. El proyeclo se dirigió en dos direcciones de
exploración: el primero fue un intento por imitar el uso de la realidad virtual dentro de un plan de
estudios; el segundo fue diversificar la población estudiantil para generalizar más sobre los estilos de
aprendizaje y la realidad virtual. Esta vez el estudio no se limitó al uso de la reandad virtual, también Se
dio la oportunidad a los estudiantes para explorar otros campos como la robótica, la animación por
computadora, bs discos láser y la música electrónica.
"
Realidad Virtual y Educación
Para este proyecto las sesiones estuvieron conformada por 25 alumnos entre los 10 y 15 años
de edad, y el calendario fue organizado de acuerdo a las actividades a desarrollar (graflcación por
computadora, música electrónica, y por supuesto realidad virtual), y la meta principal fue construir un
mundo virtual.
El resultado de estos programas, entre otros, fue altamente exitoso, ya que se descubrió que
interacbJar con realidad virtual es una experiencia de autoaprendizaje más divertida, con un alto indice
de estimulación; que puede ser usada en conjunción con otra clase de herramientas para el aprendizaje.
Durante el proceso de construcción, los alumnos fueron organizados para trabajar en pequeños grupos y
fomentar el compromiso en el trabajo en equipos.
A principios de 1993 el equipo EARTH, fundado por el Departamento de Educación Primaria de
la Universidad de loannina en Grecia, comenzó a trabajar en el diseño y desarrollo de medios virtuales
para el aprendizaje de la geografía y de la educación ambiental, además de las ciencias f1sicas en
primaria y secundaria. Su principal proyecto fue LAKE (Virtual Approach lo fhe Kernel 01 Eulrophisrn).
Este proyecto propuso la introducción de la realidad virtual en el proceso de enseñanza de la educación
ambiental. En dicho proyecto los alumnos tuvieron la posibilidad de comprender conceptos relacionados
y observar directamente el medio utilizando herramientas de conceptualización y sobretodo el control del
medio.
En febrero de 1994 la Universidad de George Masan y la Universidad del Centro de Texas
comenzaron a construir el ScienceSpace , que es una compilación de 3 mundos virtuales (el mundo de
Ne",lon, el mundo de MaIr/ell y el mundo de Pauling en varios estados de madurez), con la idea de
investigar el efecto de las experiencias virtuales en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la ciencia.
El mundo de Newton proveía un medio para investigar las leyes del movimiento de Newton así
como la conservación de la energía kinética y el movimiento lineal. Por su parte el mundo de Maxwefl
soportaba la exploración de ~ electroslática llevando a cabo el concepto de la ley de Gauss. Este mundo
fue construido para incorporar "lecciones aprendidas· en estudios previos del mundo de Newton y tenia
como finexaminar la naturaleza de las fuerzas y campos electrostáticos, además de ayudar al estudiante
a descubrir empíricamente el concepto del flujo eléctrico con base en la ley de Gauss.
Por último, el mundo de Paufing permitia el estudio de las estructuras moleculares en una
variedad de representaciones y funcionaba como herramienta de enseñanza e instrumento de
investigación, además de permitir examinar la estructura de las moléculas grandes y pequeñas desde
cualquier punto de vista y en un número de representaciones simples y combinadas.
13
Realidad Virtual y Educación
Todos los mundos fueron desarrollados usando la geometría poligonal para producir los
objetos detallados, y para unir tos objetos se utilizó un software desarrollado por la NASA que definía los
mundos virtuales y los conectaba a los movimientos del cuerpo del usuario. La interactividad era
alcanzada con la ayuda de un visiocasco y un electroguante y la representación grafica, la detección de
choques y los módulos eran proporcionados por otro software. El hardware incluía una estación de
trabajo Silicon Graphics Onyx Reafity Engine 2, un sistema de seguimiento, un spacebaff y un visiocasco.
Actua!mente, este proyecto ha reportado que los estudiantes encuentran atractivos los mundos
virtuales para aprender y comprender la ciencia. En algunas áreas, principalmente en los conceptos
abstractos de electrostática, los estudiantes pueden experimentar, crear y comparar: ademas de que se
ha establecido un ambiente de colaboración y cooperación entre el!os. Por lo que es un proyecto
totalmente aceptado y subsidiado por dichas instituciones.
En noviembre de ese mismo año, el HITL llevó a cabo otro proyecto llamado Virlual Reafity
Roving Vehicles conformado por 120 estudiantes de la preparatoria Keffogg Middle School en Shroline,
Washington. Dicho proyecto consistió en la construcción de mundos virtuales sobre ecología. Se
estructuro en 4 clases, cada una con 30 estudiantes; y a cada una se le dio un ciclo de la vida (agua,
carbón, nitrógeno y energía solar), sobre el cual tenía que elaborar el mundo virtual. A su vez cada una
de las clases fue dividida en tres grupos de trabajo. Cada clase planeó y diseñó su mundo virtual para
expresar lo que comprendieron del ciclo que estudiaron.
Cada uno de los mundos virtuales fue poblado con plantas, animales y objetos. Estos fueron
creados con un software de modelación tridimensional en una pe. Como paso final del aprendizaje los
estudiantes experimentaron dos de sus creaciones con la ayuda de un visiocasco. Asl fue como los
estudiantes aprendieron lo fundamental sobre los 4 ciclos que diseñaron.
Este mismo año la Universidad de Carolina del Norte desarrolló otro proyecto con la idea de
hacer una reproducción de las excavaciones que se estaban realizando en Forl Neoherok, en
Tuscarora (nativo americano), espacio arqueológico de Green Counly que data de 1713. En dicho
proyecto se trabajó en grupo y se usó igualmente un Virlus Watklhrough en versión para PC y
Macintosh. Una vez terminado el medio virtual se invitó a un grupo de estudiantes a entrar en éste.
Antes de que los estudiantes entraran se les mostraron fotografias, dibujos y mapas, y se les dio
infamación sobre la historia del lugar, con la idea de aclimatarlos. Ya dentro del medio los estudiantes
pudieron ver varias versiones de las viviendas y comparar e intercambiar ideas de cómo fueron éstas
originalmente. Hubo mucho entusiasmo, y el medio virtual produjo muchas preguntas sobre cómo la
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Realidad Virtual r B'ducación
gente pudo haber vivido originalmente. Con esto se descubrió que la realidad virtual era un excelente
medio para familiarizar a los estudiantes con espacios antiguos.
Otro proyecto que vale la pena mencionar fue el que realizó la Universidad de Carolina del Este,
entre 1994 y1995, a través det Virlual Reality and Educa/ion Labora/ory, Virlual Reali/y in Schools, con el
cual se propuso poner al alcance de los profesores, que estuvieran interesados en el uso de la realidad
virtual en la educación un software que se acoplara a las necesidades de cada área de interés. En una
de las primeras áreas en las que se aplicó fue en la enseñanza de matemáticas, específicamente en la
creación de pirámides.
En este proyecto se utilizó un Virlus Walkthrough y se seleccionaron a 5 estudiantes que tenían
más conocimientos sobre computación para enseñarles a manejar el programa después de clases; al
finalizar la instrucción de dichos estudiantes, éstos fueron comisionados para enseñarles a otros 4
estudiantes el manejo del programa, para que después cada estudiante supiera construir la pirámide.
Cada estudiante del grupo tuvo la oportunidad para trabajar con la pirámide. En el programa los
estudiantes podían mover los muebles y los objetos que estaban dentro de la pirámide, además de que
podían cambiar de perspectiva. El fruto de este trabajo fue bastante bueno, pues al final del año escolar,
se les aplicó un examen que requería la solución de problemas similares a los que se presentaron en la
construcción y navegación del medio, el resultado: todos contestaron correctamente.
Asi es como la aplicación de la realidad virtual, para visualizar fenómenos reales, ha mostrado
ventajas y ha extendido su aplicación en la arquitectura, medicina, matemática y física, y gradualmente
en otras áreas del conocimiento como la química, la historia, la literatura, etc.; hasta que ya no hay
limites en su aplicación.
El interés de saber más sobre su uso ha crecido, por lo que ahora se llevan a cabo proyectos
con realidad virtual en Grecia, Nueva Zelanda, Australia, Brasil, Japón, Gran Bretaña y por supuesto en
Estados Unidos. Estos proyectos cimentaron las bases teóricas que hoy se manejan en la utilización de
la realldad virtual en la educación, y que se resume en una sola palabra, el constructivismo.
Realidad Virtual en México
Un proyecto de realidad virtual con aspecto educativo, que se esta llevando a cabo actualmente
en México, es "Mi Casa es tu Casa-o Este proyecto se inició en 1996 cuando niños de la ciudad de
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Realidad Virtual y Educación
México y de San O;ego se reunieron en el Museo de los Niños para discutir sobre temas relacionados
con la identidad, la cultura y la familia. La información que se recopiló durante esta residencia se
incorporé al programa de computadora Mi casa es tu Gasa desarrollado simultáneamente por el Museo
de los Niños de San Diego yel Centro Multmedia del Centro Nacional de las Artes (CNAl, de la ciudad
de México.
Este proyecto intreractivo creado por Sheldon Brown, profesor de artes Visuales de la
Universidad de California en San Diego, tiene como fin que los niños de ambas comun¡dades construyan
una casa virtual a través del juego y la interacción de imágenes. Los personajes y el espacio cambiante y
plural se proyecta simultáneamente en pantallas gigantes en el Museo de los Niños y en el Centro
Nacional de las Artes.
Aunque este sistema de realidad virtual todavia no es totalmente interactivo, ya que no genera
ruidos ni se puede tocar, el propósito de Mi Gasa es tu Casa es fomentar el intercambio cultural entre los
niños de ambas naciones, estableciendo un medio permanente de interacción a través del arte.
Mi Casa es tu Casa emplea dos computadoras SUicon Graphics Dny¡< Reality Engine 2
conectadas por intemet de alta velocidad entre San Diego y la Ciudad de México. Se utilizaron
programas SGI Perlormer en realidad virtual para la alta resolución de la imágenes de la casa y otros
elementos de la obra texturizados en tercera dimensión. Asimismo se emplean interfaces de
computadora diseñados especialmente para las herramientas que los niños utiHzan en cada uno de los
sitios para transformar el ambiente virtual que comparten. Un procesador de imagen de video sigue los
movimientos de los niños en el espacio.
Además de este proyecto se está llevando acabo la construcción de otro que consiste en
reconstruir el espacio arquitectónico de Monte Alban.
La reaHdad virtual en México aún es territorio virgen, pero ya se comienzan a hacer
investigaciones sobre la misma, así es como el Instituto Politécnico Nacional ya cuenta con un
laboratorio multimedia al ~ual que el Tecnológico de Monterrey y la UNAM, a través de su Facullad de
Ingeniería.
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Realidad Virtual y haucación
Capítulo 11
¿Qué es la Realidad Virtual?
"'Sendr laforma de una taUl no se reduce a una Instantánea táctil y luq:o nos marchamos,
Más allá de agarrar y manipular la, hay que recorrer su forma y supl!Tficie
para construir una imagen mental de la misma.
Kenneth Satishuryl
Realidad Virtual y Multimedia.
L
a realidad virtual y el multimedia son similares al en que ambos son multi-perceptivos. Pero en la
realidad virtual la visión, el audio y los sentidos son estimulados para navegar e interactuar
dentro del medio.
la realidad virtual difiere de los multimedia, en :
1.-Que el cuerpo puede ser usado en su totalidad para interactuar dentro del espacio virtual.
2.-Crea un sentido de presencia que da una calidad perceptiva como si se estuviera en el
mundo real.
3.-EI participante tiene un control sustancial sobre sus movimientos y su interacción dentro del
mundo, mejor que navegar con controles pre-programados.
Las ventajas percibidas de la realidad virtual como una herramienta educacional es que incluye
en el aprendizaje toda la experiencia corporal, es decir, es una estimulaclón multiperceptiva, ya que da
la oportunidad, al usuario de cambiar de perspectiva y representar conceptos abstractos. Ademas de
agregar prontitud, multiparticipación y colaboración.
8 Principal investigador del Laboratorio de Inteligencia Artificial del MIT (Artificiallntelligence Labora1ory) y
ca-inventor del dispositivo haptico PHANToM.
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Realidad Virtual r Educación
éQué es la Realillall Vinoalll
A través de la historia el ser humano ha intentado capturar la esencia de una experiencia para
después hacerla amena a otro; dando origen a las pinturas en las cavernas, los cuentos, la escultura, el
teatro, la música, los libros y todo aquello que ofrece otros puntos de vista del mundo, otras
experiencias, otras creencias, y otros tiempos que permiten estimular la imaginación, desarrollar la
fantasía o especular sobre algo surgido como parte de la esencia humana9.
Desde que la realidad virtual surgió como tal ha generado un sin fin de conceptos que intentan
definirla y explicar en que consiste, pero debido a las variaciones que ha tenido· de acuerdo a su
aplicación· ha sido dificil definirla.
Podemos partir del hecho de que la Realidad Virtual es la aplicación práctica de modemas
tecnologias informáticas que ayudan a crear en el usuano (que a la vez participa) ilusiones y
sensaciones referidas a la inmersión total, en un mundo generado por computadora, ya sea imaginario
o bien semejante a la realidad, en los cuales se estimulan todos los sentidos del usuario.
Un sistema de realidad virtual está conformado por:
1) Una serie de dispositivos de entrada: mediante los cuales el usuario comunica sus
órdenes al sistema, o bien que el sistema utiliza para obtener información del entorno, por
ejemplo la postción del usuario.
2) Una serie de dispositivos de salida: que el sistema emplea para proporcionar al usuano
información acerca del mundo virtual y provocar en él determinadas sensaciones.
3) Una estación de procesamiento: encargada de realizar las tareas de simulación y el
control de la entrada y salida de los datos.
Características de los sistemas de realidad virtual.
La definición del sistema de realidad virtual engloba cuatro diferentes conceptos:
9 La radiO, la l~feV/Slóny las Imágenes ~n nwV¡mlelllO Incremelllon ti reol/Snw y ti sentido de que se está en ese lugar
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Realidad Virtual r Educación
A) Capacidad sintética
Puesto que el usuario tienen la libertad casi ilimitada del movimiento, pudiendo situarse en
cualquier punto que desee del mundo virtual, resultaría imposible calcular y almacenar de antemano las
imagenes correspondientes a todas y cada una de las posibles postciones.
En lugar de ello la computadora mantiene una base de datos donde consta la forma de cada
uno de los objetos y la posición que ocupa; a la hora de generar la imagen, la computadora recorre la
lista de objetos, calcula cómo se vería cada uno desde la posición que el usuario ocupa, y tomando en
cuenta la distancia, lo dibuja en la posición correspondiente de la pantalla.
Por lo que el mundo virtual no es compacto, sino que esta descompuesto en una serie de
objetos. Las imágenes se sintetizan a partir de la información correspondiente a cada uno de ellas.
Es necesario observar la diferencia que existe entre generar y reproducir las imágenes. Existen
en la actualidad numerosos sistemas que permiten ver imagenes de vídeo en tres dimensiones
utilizando pantallas o gafas especiales. Pero no son sistemas de realidad virtual, porque las imágenes
de vídeo han sido previamente grabadas. y no se sintetizan en tiempo real.
Es la misma diferencia que existe entre un tocadiscos y un sintetizador de música. Un tocadiscos
permite reproducir secuencias mus:cales previamente grabadas. Podemos reproducir1as con mayor o
menos volumen, podemos dar mayor volumen a unas frecuencias que otras, pero no podemos alterar el
contenido de la secuencia, que ya está fijado de antemano. Un sintetizador por el contrario genera las
secuencias musicales a partir de una representación abstracta. Se puede cambiar en cualquier
momento esa representación abstracta y generar una secuencia diferente. Un tocadiscos permite
reproducir sólo aquellas secuencias que se graben previamente; un sintetizador permite generar un
número infinito de secuencias distintas.
Lo mismo sucede con los sistemas de realiclad virtual, cada sistema contiene una representación
abstracta del mundo virtual lo que nos permite conocer:
¿Cuáles son los objetos que lo componen?
• ¿Dónde están situados?
• ¿Cuáles son sus representaciones gráficas o sonoras, etc.,?
A partir de la cual se va a generar la información, que será presentada al usuario.
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Realidad Virtual y Educación
8) Interactividad
Si el usuario no tuviera la posibilidad de influir sobre el estado del mundo virtual de alguna
forma o cambiar su punto de vista de la escena, entonces no sería necesario sintetizar las imágenes,
porque bastaría con grabar de antemano la película de lo que el usuario va a ver.
Existen dos üpos distintos de interacción entre el sistema y el usuario. Normalmente los objetos
que componen el mundo virtual tendrán un cierto comportamiento asociado, y las accíones que esos
objetos realicen se verán influtdas por el usuario. Así, es posible que en una aplicación de rea!¡dad
virtual el usuario pueda desplazar un obstáculo, poner en marcha un mecanismo, efectuar un disparo, o
cualquier otra acción que haga que los objetos desaparezcan o cambien su representación gráfica o
posición. Esto es lo que podríamos denominar interacción dinámica, y casi todos los sistemas de
realidad virtual proporcionan este tipo de interacción de una u otra forma.
Aún cuando un sistema de realidad virtual no proporcione al usuario ninguna posib~jdad de
influir sobre el estado del mundo virtual, al menos debe permitirle otro tipo más básico de interacción,
que consiste en que el usuario pueda cambiar su punto de vista dentro de la escena. A esto se le llama
navegación del mundo virtual.
En este tipo de ap(icación, el usuario sólo es un espectador de la escena, pero no
completamente pasiVO ya que puede desplazarse por la misma y contemplarla desde otro ángulo, o
posición. Esta aplicación recibe el nombre de paseo virtual ya que el usuario no tiene a su alcance
ninguna fonna de interacción, aparte de la navegación.
Un parámetro fundamental delos sistemas interactivos es la velocidad de respuesta, que en los
sistemas de realidad virtual se denomina latencia. La latencia es el tiempo transcurrido entre el instante
en el que el usuario efectúa una detenninada acción y en el momento en el que el sistema actualiza la
información de salida (especialmente la de tipo gráfico) que entrega al usuario.
En los sistemas inmersivos la latencia marcaría el üempo transcurrido desde que el usuario
mueve la cabeza, para dirigir su vista a otra parte, hasta que el sistema actualiza la imagen en pantalla.
El sistema tarda más en responder a este tipo de acción que a cualquier otra, como puede ser un
disparo. debido al retardo adicional que los dispositivos de localización introducen.
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Realidad Virtual y Educación
C) T ridimensionalidad
Un sistema de realidad virtual se caracteriza por la sensación de profundidad, y para ver si esta
condición se cumple, debemos preguntamos si el sistema efectúa algún tipo de proyeCCión de los
objetos sobre ella. Si es asi, entonces es que los objetos tienen asociada una posición de ·profundidad-,
y aparecerán una serie de fenómenos asociados a los mundos de tres dimensiones\O, como que el
tamaño aparente de los objetos variará en función de la distancia del observador.
Si no es así, es decir si el sistema no efectúa ningún tipo de proyección, entonces toda la
generación de imágenes puede realizarse mediante técnicas puramente bidimensionales y no se trata
de un sistema de realidad virtual. Es importante observar el hecho de que una vez que se ha efectuado
la proyección de la imagen sobre la pantalla, lo que tenemos después es una imagen en dos
dimensiones, pese a lo cual somos perfectamente capaces de reconocer la naturaleza tridimensional del
mundo virtual.
Un ejemplO claro es el de la televisión, ya que aqul las imágenes son planas, de dos
dimensiones; pero, a pesar de todo, podemos perfectamente, al contemplar una película, detenninar
cuáles objetos están situados delante de otros. Ello es debido a que una sucesión de imágenes planas
(e incluso una única imagen aislada) contienen detenninadas infonnaciones denominadas daves de
profundidad, que el cerebro humano emplea para deducir las profundidades relativas de bs objetos.
Una clave principal de profundidad es la variación del tamaño aparente de los objetos con
respecto a la distancia del observador, efecto que se conoce con el nombre de perspectiva lineal. Otra
es la del paralelismo, que es el fenómeno por el cual, al desplazar lateralmente la cámara, los objetos
más cercanos parecen desplazarse mas que los lejanos.
Para que un sistema de realidad virtual pueda considerarse como tal es necesario que se
cumpla una cuarta condición:
D) Ilusión de realidad
Esto quiere decir que el mundo virtual parezca real, aunque no es necesaria ni absoluta esta
condición, ya que puede ser un mundo imaginario, basta que parezca real, como se dice comúnmente:
que el usuario se lo crea. Y esto va a depender de dos factores: los físicos y los psicológicos.
2i
Realidad Virtual r Educación
1) Factores físicos: Los factores físicos están relacionados con el "aspecto· del mundo virtual, es decir,
con las percepciones visuales, sonoras y táctiles del usuario acerca de dicho mundo. El aspecto será
más real mientras más sentidos del usuario sea capaz de estimular el sistema, y cuanto más parecidas
a las sensaciones reales sean las representaciones artificiales. En particular, el sistema debe recrear
con sus representaciones los aspectos tridimensionales del mundo virtual.
Los mecanismos utilizados por las aplicaciones de realidad virtual para recrear el aspecto real
de los objetos son muy variados, y dependen del sentido que se pretenda estimular. Las técnicas de
estereoscopia, los métodos de localización de sonidos en el espacio tridimensional, o la realimentación
táctil son técnicas destinadas a realzar la "realidad fisica" de los objetos y del mundo virtual.
2) Factores psicológicos: los factores psicológicos están relacionados con la "naturaleza" del mundo
virtual, tal como el usuario lo percibe. Entre los princ[pales factores está el de fa intefactividad. Las
posibilidades de interacción que el mundo virtual ofrezca van a influir grandemente en la aceptación
pSicológica por parte del usuario: la ilusión de la realidad será más intensa cuantas más posibi!idades de
interacción ofrezca al usuario, y cuantas más posibilidades tenga éste de influir en el estado del mundo
virtual. La facilídad de navegación, para que el usuario pueda aceptar como verosímil la
tridimensionalidad del mundo virtual es requisito indispensable que pueda desplazarse por él.
La fonna de llevar a cabo la acción, también tiene importancia; cuanto más parecida sea al
mundo real la manera de interactuar con los objetos, mayor será la apariencia de realidad de estos. La
utilización de dispositivos de entrada sofisticados, como los guantes, responde a esta ambición de
simular los modos de interacción que empleamos cotidianamente.
En general es el propio comportamiento del mundo virtual lo que el usuario va a valorar como
verosímil o inverosímil. Esto no sólo se refiere a las respuestas del usuario frente a los estimulas, sino
también al comportamiento autónomo de los objetos y en general, a todos los aspectos dinámicos del
mundo virtual, es decir, como evoluciona. La ilusión de realidad será más intensa dependiendo del
soporte que tenga el mundo virtual.
Los sistemas de realidad virtual emplean mecanismos como la inmersión que influye en la
aceptación psicológica del usuario. Mediante las técnicas de inmersión se priva al usuario de la visión
10 Larijani., e.Realidad virtual p.SO 1994
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Realídad Virtual y Educación
del mundo circundante (utilizando un dispositivo de salida como un visiocasco, o gafas); así la visión de
realidad se intenslfica.
Otra característica psicológica puede ser el sistema multiusuario, en el cual la sensación de
realidad se intensifica por el hecho de que hay otros objetos en el sistema (los usuarios) con un
comportamiento que parece real (y de hecho lo es).
Así es como la realidad virtual es repetidamente promovida por su capacidad multisensorial, por
Su representación en tercera dimensión y animación, y por la sensación de presencia que es
consecuencia de los dos primeros factores. Por lo que el sentido más usado en la realidad virtual es el
de la vista, ya que la información visual es usada para percibir el medio virtual, tal como se hace en el
mundo real.
-El principal propósito de la mayoría de los mundos virtuales es crear un dupltcado de la
realidad.( ... ) La habilidad para extender o manipular nuestro sentido de la realidad fisica
y no simplemente duplicarla, es una oportunidad para expandir nuestra visión,
sentimientos y experiencia, más allá de lo que podemos vivir en nuestra vida común. Hay
muchos aspectos, especialmente en el contexto del arte, que refinar en los mundos
virtuales de tal manera que sean indistinguibles de la realidad, especialmente cuando
podemos encontrar formas para compartir lo que podemos imaginar cada quien'"
Tipos de Sistemas de Realidad Virtual
La realidad virtual no se limita a un sólo sistema, por lo cual conceptualizarla resulta dificil,
porque va más allá de una simple simulación por computadora; de acuerdo a sus caracteristicas puede
decime que existen fundamentalmente tres tipos de realidad virtual: la de inmemión, la proyectiva y la de
sobremesa, de las cuales pueden desprenderse otras.
A) Sistemas inmersivos
11 Citado en HITL.f.:..olltructivism in practice: The case for meanillg-making in ¡he virtual world. p.19-27.
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Realidad Virtual r h"ducacíón
Tiene como objetivo conseguir que el usuario tenga la sensación de estar "dentro" del mundo
virtual. Se utilizandispositivos que impiden la visión del mundo circundante al mismo tiempo que
presentan las imagenes correspondientes al mundo virtual.
Los sistemas inmersivos requieren de algún dispositivo que pennita detectar los movimientos de
la cabeza del usuario, con el fin de que la imagen corresponda siempre al punto de vista real - si la
imagen no cambia a medida que desplazamos o giramos la cabeza, la sensación de inmersión se
perdería. Dichos dispositivos son los que se conocen como visiocascos o head-mounted, y es el
dispositivo mas completo y eficaz para todos tos sistemas de realidad virtual.
Lo nonnal es que se presente una imagen diferente para cada ojo, lo que pennite percibir en
tercera dimensión. Tal característica puede resultar novedosa pero en realidad ya se aplicaba desde
princip:os de siglo, cuando se trabajaba la fotogralia estereostópica, que a través de un aparato
especial podían verse las fotografías y tener tal sensación. En México se tuvo la oportunidad de
manejarse, y uno de los exponentes de este tipo de fotografía fue Guillenno Rob!es, en los años 20'S12.
B) Sistemas Proyectivos
Estos consisten en introducir al usuario en una habitación o admínículo cerrado en cuyas
paredes se proyectan una o más imágenes del mundo virtual. Su concepto es parecido a la simulación
Venturef1 3, sólo que la diferencia estriba en que los sistemas Venturer presentan un movimiento, y cierta
interactivldad que ya está predetenninada, mientras que en la realidad virtual las imágenes se van
generando en tiempo real de acuerdo a los movimientos del usuario, de am la importancia de la canlidad
de imágenes utilizadas, así como la velocidad a la que son presentadas. Como complemento de este
sistema se pueden añadir "gafas 3D" que permiten ver la proyección del mundo en tres dimensiones.
Es muy sencilb el principio por el cual estas gafas ejercen su acción: el monitor o proyector
muestra la imagen del ojo izquierdo mientras las lentes derechas de las gafas se mantienen opacas y,
posteriormente, se muestra la imagen alojo derecho mientras las lentes del ojo izquierdo se hacen
opacas a su vez. Gracias a este efecto de ·persiana" cada ojo ve una imagen distinta, y por separado,
por lo que el usuario aumenta la profundidad de su sentido de percepción. También si se utJlizan gafas
12 • Museo de Arte. r.xposición de Fotografia E.stereoscópica Temporada Mayo-Junio. 1998.
13 Son cápsulas montadas sobre plataformas hidráulicas, en las que puede inJroducirse un grupo de personas v
compartir la experiencia, dependiendo de los movimientos presentados en la película proyectada. .
24
Realídad Virtual y Educación
polarizadas, que pueden ser baratas y de poco peso, se conseguirá un efecto 3D, de modo que al
utilizar filtros polarizados las imágenes del ojo derecho y del izquierdo se complementan y desdoblan.
Se debe considerar que esto sistemas pueden Uegar a ser muy costosos, además de precisar
grandes cantidades de potencia informática para conseguir un buen resultado, en el que destaque la
definición y la ~uidez de las imágenes proyectadas.
C)Sistemas de Sobremesa o 'Ventana al mundo'
Cualquier pantalla clásica de una computadora permitirá al usuario, con mayor o menor
sensación de inmersión, contemplar un mundo virtual detenninado. A este sistema visual se le ha
descrito también como "un entorno generado televisivamente por computadora, con cámara flotante con
control remoto, volando por el ciberespacio"¡·. Utilizar la pantalla de la computadora como una ·ventana
al mundo" tiene sus ventajas ya que es sencillo y de bajo costo; además de que es muy fácil acceder a
estos pues las computadoras no precisan ninguna aportación adicional. Sin embargo es muy difícil para
el usuario alcanzar una sensación de "inmersión" completa dentro del mundo virtual.
Arquitectura del Hardware.
Un sistema de realidad virtual estara constituido básicamente por:
A)Un procesador principal o computadora
B) Un dispositivo de entrada
C) Un dispositivo de salida
O) y un sistema para desplegar imágenes, el cual incluye:
1. Una imagen proyectada en una pantalla plana.
2. Una imagen estereoscópica proyectada en una pantalla plana, para lo cual es
necesario utilizar un visor que maneja imágenes duales para proveer la sensación
de profundidad.
3. Un receptor, ya sea un visiocasco o unas gafas en los cuales serán proyectadas
las imágenes en pantallas separadas. Entonces las imágenes son combinadas en
25
Realidad Virtual y Educación
sistemas visuales, dando la sensación de profundidad y movimiento a través del
espacio virtual.
Junto con estos se incorpora un sistema de seguimiento que describe la posición del usuario dentro del
mundo.
A) Procesador principal
El procesador principal es el encaryado de realizar la base de datos que describe el estado del
mundo virtual, interpretar las órdenes del usuario, detectar la posición de éste, calcular la evolución del
mundo virtual de acuerdo al comportamiento de los objetos que lo componen, y presentar al usuario la
infamación gráfica o de cualquier otro tipo que sea necesaria.
Los sistemas de realidad virtual, al margen de las primitivas estaciones de proceso
independientes, pueden utilizar cualquier computadora compatible con un medio para I!evar al usuario a
las descripciones del mundo virtual en donde se han introducido, lo cual se realiza a través de una base
de datos, detectando posiciones, y fac~ttando la infamación gráfICa sonora de cualquier clase, que sea
necesaria, según el sislema utilizados.
El funcionamiento del sistema de realidad virtual viene determinado por el hardware y el
software especializados y detennina, casi enteramente, la velocidad de la computadora y, muy
particutannente, la velocidad utilizada en el proceso de los grilflCOs. Aunque cualquier computadora
mediana puede seNir para integrarse en un sistema de realidad virtual, es importante contar con la
posibilidad de mejorar la velocidad del procesador o ampliar el diseño del software, si se quiere
conseguir mejoras en el funcionamiento general del sistema
Las ta~etas gráficas especiales para generar imágenes 3D, el localizador de sonido
tridimensional, los electroguantes o los dispositivos de localización condicionan las caracteristicas de
una computadora apta para realidad virtual.
En la aplicación de un sistema de realidad virtual es preciso mantener el maximo sentido del
realismo en el diseño del mundo virtual creado permitiendo al usuario percibir un movimiento fluido, y
esto no puede conseguirse si la computadora no es capaz de visualizar y dibujar los gráficos al menos 6
veces por segundo.
l. Citado en del Pino Gonález, L.M. Realidad Virtual.p.56 1996.
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Realidad Virtual y Educación
Si comparamos un sistema de realidad virtual en las imágenes habituales de una película
cinematográfica o de un programa televisivo, que utilizan 24 y 30 imágenes por segundo
respectivamente. Se comprende que es necesario disponer de un sistema que permita alcanzar entre
20 o 30 imágenes por segundo en sus creaciones virtuales. Para esto será necesario disponer, como
mínimo, de una computadora 368 y a partir de esta a mayor potencia mejores resultados, como los que
pueden aportar las Pentium o los Risc, de última generación. Aunque no sólo hay que cuidar este
aspecto sino también hay que considerar otros elementos complementarios, y disponer de una
computadora potente y rápida que permita presentar imágenes más detalladas y generar más escenas
por segundo.
B) Disposffivos de entrada
El usuario se comunica con el sistema a través de dos tipos de dispositivos:
1.Dispositivos de localización
2.Dispositivos de control
1. Los dispositivos de localización
Sirven para medir la posición y orientación de cualquier objeto o parte del mismo en el espacio
de tres dimensiones. Su principal apl:cación en los sistemas derea!idad virtual es la medir la dirección
en la que el usuario está mirando. aunque también se suelen emplear en conexión con los guantes,
para determinar la posición de la mano. Los dispositivos de loca!ización se clasifican de acuerdo a la
tecnología que utilizan, y pueden ser: disposftivos electromagnéticos, dispositivos mecánicos y
dispositivos ultrasónicos.
Los HeadTrackers o rastreadores de cabeza son bs e~mentos de entrada que perm~en al
sistema de realidad virtual conocer donde está situados el usuario y en que dirección está mirando. En
cualquier sistema de realidad virtual clásico, encontraremos un rastreador de cabeza junto a los otros
dispositivos. Las técnicas básicas que utilizan los sistemas de realidad virtual para que sus rastreadores
determinen la posición y orientación del usuario son cuatro:
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Realidad Virtual y Educación
1)Técnica mecánica: su tecnologia es sencilla y rápida, aunque de uso complicado, ya que tiene
limitaciones físicas complicando los movimientos del usuario. Se trata de un sistema de poleas, en
forma de brazo mecánico, que utiliza codificadores o potenciómetros para medir los ángulos de cada
articulación del brazo. De acuerdo con estos ángulos, la computadora sitúa y controla la posición y
orientación del brazo y de la mano.
2)Técnica ultrasónica: este sistema de rastreo se basa en la uUlización de tres transmisiones que emiten
impulsos sonoros y otros tantos elementos receptores que los detectan. La distancia y situación del
usuario viene determinada por el tiempo que toma cada señal en recorrer la distancia transmisor -
receptor. Se trata de un sistema técnico de ultrasonidos de bajo costo y bastante eficaz, sin embargo,
los ultrasonidos sufren interferencias en ambientes ruidosos, presentando también problemas de eco,
por lo que se exige disponer de una linea directa entre transmisores y receptores.
3) Técnica magnética: se trata del sistema más utilizado, a pesar de su costo elevado, ya que carece
prácticamente de tiempos de demora y no necesita una líneas exclusiva libre de ruidos o de eco. No
obstante, los metales férricos pueden afectar el sistema, e interferir los impulsos que emiten las tres
bobinas transmisoras limitando e impidiendo la recepción por parte de las tres bobinas receptoras que
deben medir el campo resultante.
4)Técnica óptica: se trata de un sistema de rastreo basado en fuentes luminosas situadas en posiciones
conocidas alrededor del usuario, al que captan una o más cámaras. Existen dos fórmulas de
posicionamiento técnico: una de ellas puede detectar movimientos muy pequeños, gracias a los cambios
en las posiciones aparentes de las fuentes de luz; la otra consiste en situar las fuentes de luz sobre el
usuario, y rastrear sus movimientos con dos o más cámaras fijas, pese a su alto grado de complicación,
el resultado es menos exacto y fiable que con la técnica anterior.
La continua evolución y desarrollo de las técnicas y sistemas de realidad virtual están dando
frutos y ya existen disponibles otras técnicas de rastreo con sus propias características: se trata de
bobinas de flujo magnético que captan y miden el grado de magnetismos ambiental, pequeños
giroscopios que controlan el grado de orientación, sensores que desde una cámara que controlan la
escena, utilizando fluidos conductivos para medir el posicionamiento. realizan la digitalización directa de
la posición del cuerpo.
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Realidad Virtual r Educación
También podemos citar una fórmula que permite dar oralmente instrucciones al sistema dentro
del mismo proceso de simulación: puede tratarse de una relación directa con la voz del usuario, o de
forma independiente, facilitar la entrada de palabras. Tal vez un inconveniente sería que se debe
adaptar el reconocimiento de voz en cada uno de los sistemas, lo cual puede representar costos; pero
puede so!ucionarse con el establecimiento de un grupo concreto de palabras. Así el usuario encuentra
mas práctico y fácil aprender dichas palabras, que aplicar determinadas equivalencias informáticas,
2. Dispositivos de control
Permiten al usuario comunicar sus órdenes al sistema de una manera explícita. Existen tres tipos
básicos de órdenes: comandos de navegación, comandos de interacción con los objetos y comandos de
manipulación del estado del sistema. Los sistemas de realidad virtual emplean tanto disposrtivos
convencionales como el ratón, el spaceball, el teclado o el joystick .
La aplicación práctica de la utilización de un joystick no es necesario detallarta, ya que es un
elemento con características generalmente conocidas y utilizadas por cualquier usuario de la
computadora. En cuanto al spaceball (también conocido como bola de fuerza), se trata de una extensión
de 2D de un joystick. Por lo general el spacebaJ/ está fijo sobre una mesa y constituye una bola situada
sobre un soporte caracterlstico. Permite realizar la detección de movimientos, ya sea inclinándose. con
arrastres hacia arriba o hacia abajo o bien girando en redondo en cualquier de los tres ejes.
Los ratones cumplen las mismas funciones que con una computadora convencional. Por su
parte los murciélagos son una forma más compleja de los ratones convencionales, son bidimensionales
y utilizan para el rastreo un sistema de base ultrasónica o magnética. Si se le ha dado este nombre
genérico de murciélago es por su aproximación informal a lo que es un ratón volador. Se conocen como
batutas a una variante del murciélago, que por lo general efectúa el rastreo magnético de la posición y
orientación, utilizando diversos botones o ruedas para diferentes tipos de entradas.
Por otro lado el electroguante permite dirigir la ortentación y la posición de los movimientos del
usuario; actúa en tres dimensiones y con él se pueden manipular los objetos en la pantalla. A través de
las coordenadas tridimensionales, se detectan las diferentes posiciones, lo que permite conseguir
entradas de interfaces altamente intuitivas. Los electroguantes más efectivos están fabricados con fibra
óptica que se distribuye a lo largo de" mano, llegando a integr1llSe en las articulaciones de los dedos.
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Realidad Virtual r Educación
Otra posibilidad estriba en la utilización de un complejo sistema de imanes y sensores, situados
en las articulaciones de los dedos, que da al conjunto el aspecto de una mano de un robot. También
existe una variante de electroguante que se sirve de medidores de tensión situados sobre los nudillos y
las articulaciones de los dedos, de acuerdo a la cantidad de flexión carga una tinta que recubre tiras de
poliéster situadas sobre cada dedo lo que permite detectar las diferentes posiciones.
Una de las más recientes posibilidades añadidas a los electroguantes se centra en los
elementos tactiles o Haptic-feedback que permiten la estimulación táctil y cinestésica en los sistemas de
realidad virtual, para que el usuano pueda disfrular del senlido del laCio. Es importanle deslacar la
posibilidad que ofrecen los Haptic-feedback, ya que aporta a la realidad virtual una sene de sensaciones
que van desde sentir el efecto del peso de un objeto determinado o la sensación de frío o calor, hasta
otro tipo de sensaciones más profundas y sofisticadas, como Vibraciones y texturas.
Dichas sensaciones llegarán al cerebro del usuario con la ayuda de guante o en casos menos
desarrollados un joystick. La complejidad del software necesario, asi como las necesidades mecánicas y
de potencia informativa están en un continuo proceso de superación, actualmente ya existe el software y
hardware que ayuda al usuario a crear su mundo más fácilmente.
C)Dispositivos de salida
El sistema proporciona información al usuario mediante diversos dispositivos de salida, con los
que puede represenlar el eslado del mundo virtual. Dependiendo del sentido que se busque estimular,
los dlsposnivos hoy en dia empleados