Descripción del Trabajo de Grado - Trabajos de Grado

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
DESCRIPCIÓN DE TRABAJO DE GRADO
MANEJO DE RASTREADOR DE MOVIMIENTO SOBRE LA
PLATAFORMA VITRAL
ÁLVARO ANDRÉS ACUÑA TOLOZA
JUAN DIEGO ABELLO MARTÍNEZ
1 Oportunidad o Problemática
La Universidad Javeriana se ha caracterizado a lo largo del tiempo por su constante
evolución y por su preocupación por estar siempre a la vanguardia en una gran cantidad de aspectos que influyen en nuestra vida. Claramente, el desarrollo tecnológico ha venido en auge y la universidad no se ha quedado atrás. Por eso vemos como
hay nuevos y mejores computadores y equipos que facilitan nuestra estadía en ella
y la realización de nuestras tareas cotidianas, y observamos como se han venido
automatizando procesos que antes eran manuales. Acorde con los lineamientos de
la Universidad, en el departamento de ingeniería de sistemas se adquirió en el segundo semestre del 2006 un Rastreador de Movimiento para el equipo de investigación TAKINA de esta carrera, con el propósito de complementar y engrandecer el
trabajo de este grupo en áreas de innovación como lo son la realidad virtual, la realidad aumentada, e incluso la animación por computadora.
"Flock of Birds", como se llama este dispositivo, es una herramienta que permite capturar información de la forma y el movimiento de un objetivo, con el propósito
de ser estudiado, o para animar personajes u objetos virtuales. Para esto, hace uso
de sensores adheridos al objeto de estudio [17]. Dentro de los usos más comunes
de esta herramienta encontramos la animación por computadora ya que, como se
aprecia en su definición, este dispositivo permite capturar y procesar el movimiento
de un objeto, o persona, facilitando y agilizando así el proceso de animación. Chris
Walker, líder del "Render Pipeline Technical Team" en "Pixar Animation Studios",
afirma que "la captura de movimiento reemplaza la etapa en la que el actor es grabado actuando, para después ser utilizado por el animador como referencia". También asegura que "esta es una forma increíblemente rápida de simular el movimiento humano en representaciones por computador, y que los personajes animados en
las películas que utilizan técnicas de captura de movimiento, pueden ahorrar probablemente el 70% de los costos laborales, los cuales representan la mayor parte del
dinero en este tipo de filmaciones" [2]. Vitral SDK, por sus siglas en inglés (Software
Development Kit), es una plataforma de software para el desarrollo de aplicaciones
en Computación Gráfica, realidad virtual y realidad aumentada. VITRAL es una marca registrada del grupo de investigación TAKINA, de la Pontificia Universidad Javeriana [21], y esta es una de las ventajas que obtendrá esta plataforma con la incorporación del "flock of birds", pues agilizará el proceso de realización de animaciones
por computadora que estén basadas en objetos o personas reales.
Otros de los usos de esta herramienta son aplicaciones de simulación y realidad
virtual en campos como la medicina, la aviación, el automovilismo, la biomecánica,
entre otros. Entre las aplicaciones prácticas del rastreador de movimiento "flock of
birds", en el área específica de simulación, encontramos la "Puma Helicopter Training Application", esta es un aplicación usada en el campo militar para entrenar e
instruir al usuario en la reparación de un helicóptero. En ella, el usuario debe cumplir
satisfactoriamente 15 tareas de manera interactiva, escogiendo las herramientas
necesarias, removiendo adecuadamente tuercas y tornillos, entre otras [19]. En la
figura 1 se aprecia la animación por computador que es observada por el usuario de
la aplicación. En ella se aprecian sus manos (además de las herramientas que está
usando), y el instrumento que está reparando.
Figura 1. Imagen de la Simulación.
Tomada de http://www.maelstrom.com/gkn_pics.htm
En la figura 2 se aprecia el usuario de la aplicación. En ella podemos ver como él
manipula directamente las herramientas virtuales a través de los diferentes dispositivos de interacción hombre-máquina.
Figura 2. Usuario del simulador.
Tomada de http://www.maelstrom.com/gkn_pics.htm
En este sencillo ejemplo, observamos como esta herramienta genera en los usuarios de aplicaciones de realidad virtual, una sensación de inmersión que facilita tareas de entrenamiento costosas, o en las cuales el ser humano correría algún peligro. Estas cualidades serán incorporadas a VITRAL, permitiéndole a los futuros
usuarios de la plataforma incluirlas en sus aplicaciones, mejorando de esta forma, la
calidad de las mismas.
FORMULACIÓN
Según la empresa de distribución y desarrollo de productos en tercera dimensión,
Inition, el rastreador de posición “flock of birds”, adquirido por la universidad hace
aproximadamente un año, se encuentra actualmente avaluado en 10.270 euros [18].
Por esta razón, debido a la importante inversión que ha hecho la universidad, y al
hecho de que este dispositivo aun no ha sido usado dentro del grupo de investigación TAKINA, vimos en él una oportunidad para desarrollar nuestro trabajo de grado, ya que vislumbramos una potencial posibilidad de darle uso a este recurso, una
posibilidad que además haría de VITRAL una plataforma mas completa y robusta
que permitirá a futuros miembros del grupo de investigación desarrollar mejores
aplicaciones y ahorrar parte del tiempo de desarrollo.
¿Cómo facilitar el desarrollo de aplicaciones de Realidad Virtual en las que sea necesita captura de movimiento?
2 Descripción del Proyecto
2.1 Objetivo General
Incorporar a la plataforma VITRAL un API que permita el uso del rastreador de movimiento “flock of birds” en aplicaciones de realidad virtual.
2.2 Objetivos Específicos
1. Documentar el funcionamiento y montaje del Rastreador de Movimiento.
2 Establecer un mecanismo de lectura de la información arrojada por el Rastreador
de Movimiento.
3 Diseñar e implementar un API (Application Programming Interface) sobre VITRAL
para acceder al Rastreador de Movimiento.
4. Elaborar un prototipo de realidad virtual sobre VITRAL que utilice el API del Rastreador de Movimiento.