Animación digital y realidad virtual
Juan Camio Bravo
En la actualidad, las computadoras realizan un sinfín de funciones: desde tareas sencillas, como sumas y restas, hasta otras mucho más complicadas como manejar automatizaciones de maquinarias complejas. Con el paso del tiempo, este cúmulo de funciones incluso ha llegado a crecer de manera exponencial; las ciencias computacionales se han dividido en muchísimos ramos que han permitido crear nuevos mercados en la industria digital, por ejemplo, en el apartado visual, las gráficas computacionales, que a su vez implican industrias como la animación digital y la realidad virtual.
Antecedentes de la animación digital
Las primeras aplicaciones de las gráficas computacionales se relacionaban con el uso militar o a las ciencias aplicadas y consistían, por ejemplo, en simuladores de vuelo para entrenar pilotos; de esa manera evitaban el riesgo de exponerlos a volar un avión real, siendo aún inexpertos. De acuerdo con Kerlow, (1) en su libro The Art of 3D Computer Animation and Effects, la tecnología de las gráficas computacionales fue desarrollada alrededor de 1950 con el objetivo de hacer visible lo que antes era invisible ante el ojo humano. Entonces su uso se limitaba a mostrar resultados de diferentes ecuaciones en un osciloscopio; sin embargo, en esa época se sentaron las bases para lo que vendría tiempo después.
Los avances técnicos en 1980 fueron notables, muchas compañías pioneras en producción de animación 3D o efectos especiales se fundaron en este periodo: Wivefront abrió en Santa Bárbara, California, en 1981; Alias, en Toronto, en 1982; Softimage, en Montreal, en 1986; al igual que Mental Images, en Berlín, y Side Effects Software, en Toronto, en 1987. En 1988, Pixar lanzó un lenguaje de sombrado llamado RenderMan.
En 1990 comenzaron a popularizarse los juegos para computadora, lo que trajo consigo muchos nuevos trabajos para los animadores 3D, por lo que se crearon cientos de juegos para computadoras personales, así como nuevas plataformas: la PlayStation, de Sony; la Nintendo 64, de Nintendo, y la Sega, de Dreamcast. La industria de los videojuegos durante la década de 1990 envolvió una gran demanda de animadores por computadora, así como muchos juegos de gran calidad.
Foto: Alan Estrada Adler
A principios de 2000, la industria de los videojuegos comenzó a beneficiarse del incremento del poder de las computadoras, las consolas caseras proliferaron con la salida de la PlayStation2, Game Cube y Xbox de Sony, Nintendo y Microsoft, respectivamente, así como más tarde sus sucesoras: la PlayStation 3, la Wii y la Xbox 360.
Aún sigue vigente la octava generación de consolas caseras, las más relevantes son la PlayStation 4, de Sony; la WiiU, de Nintendo, y la Xbox One, de Microsoft, las cuales, además de ser mucho más potentes, se enfocan más en la interacción con otros medios, como las redes sociales.
Foto: Alan Estrada Adler
Enfoque teórico de la animación digital
La animación (digital o no) es el procedimiento de diseñar los movimientos de los personajes o de los objetos y elementos. Para comprender el concepto de animación digital, primero hay que conocer en qué consiste la animación tradicional: la animación clásica o tradicional estriba en una secuencia de imágenes con base en dibujos, reproducidos a cierta velocidad de imágenes por segundo, lo cual genera la ilusión de movimiento; la animación digital, o animación por computadora, también crea imágenes en movimiento, sólo que las genera mediante computadoras.
Las principales aplicaciones
Realidad virtual
La realidad virtual consiste en crear de manera digital un entorno en que quede inmerso el usuario, esto se logra mediante el uso de material especializado como gafas con pantallas, guantes especiales, o cualquier otro dispositivo que permita transmitir la sensación de inmersión. La realidad virtual se ha ido perfeccionando al grado de que en la actualidad puede tener incluso usos terapéuticos en los que se expone al paciente a determinado entorno de forma virtual, mientras lo supervisa un especialista. Además, por medio de la realidad virtual pueden crearse simuladores que ayuden a capacitar médicos, militares, etc.
Videojuegos
Un videojuego es una aplicación interactiva orientada al entretenimiento que, a través de ciertos mandos o controles, simula experiencias en la pantalla de un televisor, una computadora u otro dispositivo electrónico. Actualmente proliferan los videojuegos 3D, en los cuales la animación por computadora es clave en la creación de personajes y entornos, ya que cada personaje debe ser tratado desde el proceso de creación/ modelado, texturizado, rigging, hasta el momento en que se anima con diferentes acciones que serán importadas al videojuego más adelante.
Cine
En el caso del cine, la animación digital puede presentarse tanto en películas con actores reales, en las cuales las imágenes generadas por computadora se agregan en posproducción, así como en películas cien por ciento generadas de manera digital; uno de los más grandes ejemplos de películas de animación digital son las producciones de Pixar.
Pixar Animation Studios ha creado aclamados filmes y cortometrajes animados por más de 25 años, además creó la línea de productos de software RenderMan.
Arquitectura
La animación digital también ha revolucionado el campo de la arquitectura, debido a que permite a los arquitectos mostrar sus diseños en un entorno tridimensional, a través de software especializado que otorga dicha posibilidad, de esta forma pueden mostrar un resultado bastante parecido a cómo luciría su diseño en un entorno real.
Nuevas rutas de la creatividad
La tendencia de la multimedia para alcanzar nuevas rutas de creatividad radica en la creación de software que sirva como herramienta para el desarrollo de aplicaciones multimedia, animación y videojuegos, que sea innovador; esto a su vez permite a las empresas reducir los costos por el uso de licencias de software ya existentes.
Foto: Alan Estrada Adler
Nuevos enfoques
La intención de la animación digital es seguir creciendo en los principales campos en que se desarrolla en la actualidad, como los videojuegos, el cine, la realidad virtual y la arquitectura, e incluso podría desarrollarse vigorosamente en más campos, por ejemplo, el educativo.
Consideraciones finales
La animación digital aún tiene mucho que ofrecer en todos los campos en los que se desarrolla, resulta bastante evidente su evolución; simplemente si se observa la industria del cine, donde año con año vemos películas con efectos especiales cada vez más realistas, así como animaciones con un nivel cada vez más alto de detalle.
Conforme avanza el tiempo se dificulta cada vez menos el desarrollo de la multimedia, se considera que en un futuro esto podría facilitar la fusión con otros campos; uno de los principales sería el educativo, el cual, con ayuda de la realidad virtual, podría hacer que los alumnos quedaran más inmersos en el proceso de aprendizaje.
Para visión
La realidad virtual en el área de la visión trabaja básicamente con dos tipos de implementos: cascos y boom, este último es un equipo que consiste en un brazo mecánico que sostiene un display a través del cual al girarlo se puede observar el entorno del mundo virtual en el cual se está; debido a que su peso es soportado por el brazo mecánico y no por el usuario, como ocurre con el casco, este puede ser un equipo de mayor complejidad y contenido electrónico, lo cual se traduce en ventajas tales como la obtención de una mejor solución. A continuación presentamos algunas características de estos equipos
Visión estereoscópica: Es la sensación de ver una determinada imagen en 3 dimensiones, esto se logra haciendo una representación igual para cada ojo de la imagen que se va a observar, estas representaciones son posteriormente proyectadas desde un mismo plano y separadas una distancia que está determinada por la distancia a la cual se encuentra el observador del plano de las imágenes. Desde este punto de vista, también existen equipos de visión monocular a través de los cuales se visualizan los objetos en la forma habitual.
Binoculares Son equipos que constan de una pantalla individual para cada ojo, para el funcionamiento de la visión estereoscópica, es necesario tener un equipo que tenga esta característica; para equipos de visión monoscópica esta característica es opcional. Así mismo, tambien existen equipos monoculares, los cuales constan de una sola pantalla para ambos ojos.
Equipos empleados para interactuar
En la actualidad la realidad virtual esta haciendo uso de guantes y vestidos como medio para interactuar en un ambiente virtual, para lograr esto, estos dispositivos se comportan inicialmente como
dispositivos de entrada que le permiten al computador conocer la ubicacion del usuario dentro del ambiente virtual, asi mismo, le permiten al usuario ubicarse en el medio e interactuar con el y en algunos casos recibir ciertos estímulos donde estos dispositivos se convierten en dispositivos de salida. Algunas sensaciones o estímulos que se pueden recibir son:
Sensación de estar sosteniendo un objeto que se ha cojido dentro del ambiente virtual, esto se logra gracias a unas almohadillas que se inflan en el guante y dan la sensación de percibir un peso. También se puede llegar a percibir la rugosidad y forma propias de objetos situados en el interior del ambiente virtual, lo cual se logra gracias a que algunos dispositivos tienen partes de aleaciones con memoria que tras variaciones en la temperatura toman formas que se les han practicado con anterioridad.
Equipos empleados para audición
Los audífonos son el equipo básico empleado para escuchar los sonidos propios de un ambiente virtual. A continución se presentan algunas variantes de estos equipos:
Audífonos convencionales
Son los audífonos de uso más corriente, a través de estos se escucha el sonido simulado de los objetos sin identificar auditivamente el punto de ubicación de los mismo.
Convolvotrón
Estos audífonos además de simular el sonido propio de los objetos, simulan la ubicación de los mismos dentro del ambiente virtual.
Niveles de Tecnología de Realidad Virtual
En la práctica de Realidad Virtual, muchos dispositivos de hardware son utilizados (ver Dispositivos de Realidad Virtual) La tecnología utilizada en Realidad Virtual puede ser clasificada en cuatro categorías o niveles:
Nivel de Entrada
Es el que utiliza un computador personal o estación de trabajo, e implementa un sistema "Window on a World", es decir, la representación del mundo a través de la pantalla, como si se tuviera una "ventana al mundo"
Nivel Básico
Cuando se agrega unas ampliaciones básicas de interacción (guante o mouse 3D) y visión (Gafas estereoscópicas) Nivel Avanzado El siguiente paso en la tecnología de Realidad Virtual es un mejor despliegue de las gráficas y mejor manejo de información de entrada. Esto generalmente se logra con aceleradores de gráficas, e incorporación de procesadores en paralelo.
Nivel Inmersivo
En este nivel, se han agregado al sistema de Realidad Virtual dispositivos más inmersivos, que le añaden realismo: HMD, Boom, feedback táctil...
Cabinas de Simulación : Como su nombre lo indica, son grandes aparatos en los que se sumerge al usuario como si maniobrara un vehículo cabinado (simuladores de vuelo, submarinos,...).
Inteligencia artificial
General y amplio como eso, reúne a amplios campos, los cuales tienen en común la creación de máquinas capaces de pensar. En ciencias de la computación se denomina inteligencia artificial a la capacidad de razonar de un agente no vivo.1 23 John McCarthy acuñó la expresión «inteligencia artificial» en 1956, y la definió así: “Es la ciencia e ingenio de hacer máquinas inteligentes, especialmente programas de cómputo inteligentes”.4La inteligencia artificial (IA) es un área multidisciplinaria que, a través de ciencias como la informática, la lógica y lafilosofía, estudia la creación y diseño de entidades capaces de resolver cuestiones por sí mismas utilizando como paradigma la inteligencia humana.
- Búsqueda del estado requerido en el conjunto de los estados producidos por las acciones posibles.
- Algoritmos genéticos (análogo al proceso de evolución de las cadenas de ADN).
- Redes neuronales artificiales (análogo al funcionamiento físico del cerebro de animales y humanos).
- Razonamiento mediante una lógica formal análogo al pensamiento abstracto humano.
También existen distintos tipos de percepciones y acciones, que pueden ser obtenidas y producidas, respectivamente, por sensores físicos y sensores mecánicos en máquinas, pulsos eléctricos u ópticos en computadoras, tanto como por entradas y salidas de bits de un software y su entorno software.
Varios ejemplos se encuentran en el área de control de sistemas, planificación automática, la habilidad de responder a diagnósticos y a consultas de los consumidores, reconocimiento de escritura, reconocimiento del habla y reconocimiento de patrones. Los sistemas de IA actualmente son parte de la rutina en campos como economía, medicina, ingeniería y la milicia, y se ha usado en gran variedad de aplicaciones de software, juegos de estrategia, como ajedrez de computador, y otrosvideojuegos.
