AMBIENTES DE REALIDAD VIRTUAL NO INMERSIVA CON HERRAMIENTAS DE SOFTWARE LIBRE PLATAFORMAS DE COMUNICACIÓN VIRTUAL MULTIUSUARIO DESARROLLADAS CON HERRAMIENTAS

AMBIENTES DE REALIDAD VIRTUAL NO INMERSIVA CON HERRAMIENTAS DE SOFTWARE LIBRE

PLATAFORMAS DE COMUNICACIÓN VIRTUAL PLATAFORMAS DE COMUNICACIÓN VIRTUAL MULTIUSUARIO DESARROLLADAS CON MULTIUSUARIO DESARROLLADAS CON HERRAMIENTAS DE SOFTWARE LIBREHERRAMIENTAS DE SOFTWARE LIBRE

Ing. Germán Gálvis

Ing. Pedro Wightman

Mcs. Ing. Daladier Jabba Molinares

Ciclo de ActualizaciónCiclo de ActualizaciónDivisión de Ingenierías – Universidad del NorteDivisión de Ingenierías – Universidad del Norte

Barranquilla, Abril de 2005Barranquilla, Abril de 2005


Plataforma de Comunicación virtual?

Teoría de la Teoría de la ComunicaciónComunicación

Redes de Redes de ComputadoresComputadores

Realidad VirtualRealidad Virtual


Fuente de Información Transmisor Receptor Destino

Señal

Fuente de Ruido

Comunicación


Comunicación

• Con base en los estudios sobre comunicación humana realizados desde los años 40, con base en los primeros trabajos de Shannon, se desarrollaron nuevos modelos que representaban como la información fluía entre diferentes sujetos.

• Se analizaron los primeros medios de comunicación masiva: Radio y Televisión.


Comunicación

Fuente de Información

Transmisor Receptor DestinoSeñal

Fuente de Ruido

Con base en el esquema visto en: MCKAIN-FERNANDEZ, Lauri. Communicatios Theory. (en línea) 1999? www.gsu.edu/~mstswh/courses/it7000/papers/communic.htm


Comunicación y Computadores: Redes



• En los años 60 y 70 se creó la necesidad de interconectar los computadores para compartir información y recursos entre ellos. La primera entidad en lograr un cubrimiento global fue el ejército de los Estados Unidos.

• Gracias a estos esfuerzos y la infraestructura donada a las universidades estadounidenses, se gestó la conocida Internet.


• En los años 90, con el auge de estar on-line y las posibilidades que ofrecía la tenencia de un computador portátil en casa, la población conectada a la Red aumentaba a un ritmo acelerado.

• Esto empujó a los diseñadores Web hacia la búsqueda de nuevas tecnologías para sus interfases o para ofrecer mejores servicios en la Web.



Modelos de Comunicación sobre la Web



Modelo de comunicación omnidireccional


• AdimensionalSólo dos estados: Conectado ó No conectado

• OmnidireccionalLos mensajes que envía un usuario, llegan a todo el grupo. Esto puede generar saturación cuando el

número de personas conectadas es muy alto.

• Poca información acerca de los usuariosÚnicamente se conoce el nombre del usuario, y quizá se puede utilizar emoticones u otras etiquetas




Modelo de comunicación basado en múltiples salones de conversación


• Adimensional

• Orientado a la creación de SalonesLos usuarios se organizan en grupos aislados que comparten información omnidireccional entre ellos. No es posible la comunicación entre ellos.

• Poca Información acerca de los usuarios



Realidad Virtual


Qué es la Realidad Virtual?

“Engañar a los sentidos, de forma que se haga creer al usuario que se encuentra delante de una realidad, que sólo existe en la memoria de una máquina y no tiene correspondencia [obligada] con ningún objeto material o existencia real”

MOLLÁ VALLÁ, Ramón. Realidad Virtual. Documentos de Clase. Universidad Politécnica de Valencia. 1999.


Realidad Virtual

• Desde los años 60, luego de la aparición de los trabajos de Sutherland, el padre de la RV, se comenzó a desarrollar esta tecnología.

• En los años 70 se generaron muchos trabajos de computación gráfica que apoyaban esta tecnología con estudios sobre luces, perspectivas, texturas, materiales, entre otros.


Realidad Virtual

• Entre los años 80 y 90, se dio un gran impulso a esta tecnología, incluyendo el desarrollo de un lenguaje modelador y varios motores gráficos para tener mundos de RV en la Web, para navegar en tiempo real. Este esfuerzo produjo el lenguaje VRML.

• Actualmente se está trabajando con el lenguaje X3D, que tiene su fundamente en VRML.


En que se puede aplicar la RV?

•Los negocios que tienen sitios en la Web, trabajan constantemente en tener una interfaz más rica en posibilidades de mostrar sus productos y servicios a sus clientes.

•La Realidad Virtual permite crear espacios, que pueden ser adaptados según las necesidades de cada empresa.

•Se pueden hacer recorridos, montar oficinas virtuales, mostrar procesos industriales, etc.



•Además, debido al alto nivel de interacción que tienen los mundos de RV, se pensó en crear ambientes donde muchas personas se pudieran conectar.


• Sin embargo, aunque esta tecnología no incluye la modalidad multiusuario, para la creación de mundos virtuales para ser recorridos por varios usuarios al mismo tiempo, es posible construirlo a partir de sus capacidades de interacción con aplicaciones en Java.



Modelo de Comunicación con RV

Modelo básico de Comunicación en ambientes virtuales tridimensionales

Usuarios conectados

Av1(x1,y1,z1,ang1)

Av2(x2,y2,z2,ang2)

Av3(x3,y3,z3,ang3)

Av4(x4,y4,z4,ang4)

Avatares

Coordenadas

Ambiente virtual compartido


• DimensionalAdemás del estado de su conexión, un usuario tiene la posibilidad de navegar en un espacio tridimensional, y por lo tanto, contar con una ubicación. Esta información puede ser utilizada para definir otras características

como distancia, alcance, entre otros.

• Omnidireccional, pero con otras posibilidadesAunque el ambiente se presta para comunicación omnidireccional, con base en otras características, como la distancia, se pueden modelar maneras de comunicación como suceden en el mundo real.



• Es importante mantener un estado persistente del mundo virtual; es decir, que se vea reflejado en el mundo de cada individuo, los cambios generados por cualquiera de los usuarios conectados al mundo, a pesar de no ser testigo del cambio en sí, p.e., por no estar viendo hacia el lugar del cambio.



Modelo de Comunicación a partir del Rango de Comunicación

Rango de ComunicaciónEs el espacio mínimo definido para que sea posible el establecimiento de una comunicación entre dos o más usuarios.



Modelo de Grupos de Comunicación a partir del Rango*

Vista superior de los Grupos de Comunicación

Grupos de Comunicación en el salón de ejemplo

*Desarollado con base en el modelo Talking in Circles, desarrollado por Roy Rodenstein.



Distribución de mensajes en el Modelo de Grupos de Comunicación a partir del Rango

Mensajes NaturalesEstos son mensajes que un usuario puede enviar a su grupo de comunicación, sin que lleguén a los demás usuarios conectados.

Mensajes OmnidireccionalesEstos son mensajes que un usuario puede enviar a todo el salón, sin tener es estar en un grupo de comunicación.



Infraestructura Física de la comunicación cliente-servidor

Socket TCP

Usuarios

Socket Server TCP

Servidor

Esquema CentralizadoTodos los mensajes son enviados al servidor, quien se encarga de distribuir los mensajes.

Cada usuario envía un solo mensaje al servidor, y el hace las réplicas necesarias para que llegue a los demás usuarios.

La información puede sufrir retardos si se conectan muchos usuarios, y estos transmiten muchos datos, por saturación en el servidor.



Esquema Broadcast

Cada usuario tiene un socket hacia el resto. Los mensajes son enviados a cada uno de los usuarios por separado.

Aunque ya no se cuenta con un servidor, el sistema personal tiene una gran carga para mantener las múltiples conexiones.

Socket TCP

Usuarios

Socket Server TCP



Socket TCP

Socket Multicast

Usuarios

Socket Server TCP

Socket Multicast

Servidor

Grupo Multicast

Grupo Multicast

Esquema Semi-centralizado


• Los usuarios envían información de control al servidor, para mantener el estado persistente. Sin embargo, los mensajes se distribuyen a través de un grupo Multicast, donde sólo se envía un mensaje a la IP del grupo, y la red se encarga de generar las réplicas necesarias.

• Este esquema evita la saturación de mensajes en la red, y aumenta la posibilidad de recepción de información pues mantienen los sockets más desocupados.



Aplicaciones Desarrolladas

Habbo Hotel (http://www.haboohotel.com)

Desarrollado en Macromedia Director y Shockwave (Con Licencia)


Aplicaciones Desarrolladas

Avachat (Desarrollado en Uninorte)

Desarrollado con Java y VRML (Licencia libre)


Avachat

•Avachat fue desarrollado como parte del proyecto de grado “Desarrollo de un prototipo de comunicación y conectividad en ambientes virtuales no inmersivos”.

•Es una plataforma de comunicación multiusuario sobre la Web, que vincula una interfaz en RV que simula la presencia de los usuarios conectados, en un espacio tridimensional, en donde pueden navegar.


Avachat

•Avachat usa una infraestructura semi-centralizada para la transmisión de la información entre los usuarios y el servidor.

•Funciona con éxito tanto en redes LAN como WAN, debido a que el tráfico que genera no supera un promedio de 64 Bytes/seg durante el movimiento del avatar.


APC-UN

•APC-UN es una plataforma de comunicaciones para procesos de aprendizaje colaborativo, apoyado por agentes inteligentes que se viene desarrollado apoyados por Colciencias y la DIP de Uninorte.

•Este proyecto que inicia como una primera aplicación de la investigación realizada a partir de Avachat. Aunque ésta no vincula aún realidad virtual, sigue manejando la comunicación a partir de rangos de distancia en un espacio bidimensional.


APC-UN

•La idea central de APC-UN es brindar un espacio para trabajo en grupo, donde se incluyen herramientas para diseño de mapas conceptuales en grupo, envío de mensajes parametrizados, y salones de trabajo.

•Además, un espacio abierto bidimensional donde los usuarios podrán moverse y compartir experiencias de su trabajo al interior de sus grupos.


APC-UN

Primera propuesta de interfaz gráfica


Ambiente Virtual Compartido

APC-UN


Ambiente Virtual Compartido II

Salones de trabajo grupal

Área de libre movimiento y comunicación

APC-UN


APC-UN

•La plataforma contará con el apoyo de dos agentes inteligentes que se encargarán de monitorear las acciones de los usuarios, para hacer seguimiento automático y proporcionar información al tutor.


Conclusiones

•Las plataformas de comunicación se puede utilizar para ofrecer nuevos y variados servicios, orientados hacia la virtualidad y la comunicación personalizada o grupal, pudiendo incluirla en proyectos como:

•Desarrollo de cursos o foros de discusión on-line, redes temáticas, grupos focales.•Sala de reunión virtual•Servicios personalizados en línea•Comunicación interactiva•Recorridos virtuales•Salones de clase o laboratorios virtuales


Conclusiones

•Esta experiencia sobre la interacción Java-VRML, con base en la documentación encontrada y en el desarrollo consignado en este proyecto, abre las puertas hacia la concepción de nuevos proyectos.

•No sólo es posible usar estas herramientas para desarrollar herramientas de comunicación, sino que se pueden enfocar hacia otras aplicaciones donde también sea imprescindible la percepción de cambios, generados por un usuario, en el ambiente virtual de los demás usuarios conectados.


Referencias

• MOLLÁ VALLÁ, Ramón. Realidad Virtual. Documentos de Clase. Universidad Politécnica de Valencia. 1999.

• GALVIS, Germán. WIGHTMAN, Pedro. Diseño de un prototipo de comunicación y conectividad en ambientes virtuales no inmersivos. Barranquilla, Junio de 2004. Optando por el título de Ingenieros de Sistemas. Universidad del Norte, División de Ingenierías, Programa de Ingeniería de Sistemas.

• RODENSTEIN KARTOFEL, Roy Alexis. Talking in Circles: Representing Place and Situation in an Online Social Environment. Massachusetts, Junio de 2000. Master of Science (Media Arts and Sciences). Massachusetts Institute of Technology, School of Architecture and Planning, Program in Media Arts and Sciences. (en línea) http://smg.media.mit.edu/papers/Rodenstein/thesis/Talking_in_Circles.html


Preguntas?

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