Para las pruebas se ha elegido los siguientes indicadores: Latencia.
La capacidad de acoplar los movimientos motrices del usuario con su representación gráfica es la base de muchos sistemas de realidad virtual, la sincronización exacta de los movimientos motrices y la representación gráfica es crítica: retrasos mayores a 100 ms puede causar discrepancias entre lo real y virtual, llegando incluso a causar mareos [11]. Esta es una de las razones por las que hemos incluido a la latencia como un indicador a ser considerado.
Se estableció la latencia como el tiempo transcurrido entre el movimiento motriz de la baqueta por parte del usuario y el instante de colisión con la batería, ver figura 5.14.
Para estas mediciones hicimos solo golpes simples, usamos un temporizador “timer” a nivel de código fuente [15], lo enceramos cada vez que es tomada una lectura de posiciones del Polhemus, tomamos el tiempo hasta que hay un evento de colisión y sumamos el retardo del dispositivo de rastreo Polhemus.
Figura 5.14 Latencia de la batería virtual Latencia Instante de colisión Ingreso de coordenadas del Polhemus Retardo Polhemus 3,5 ms t(ms)
Tomamos 30 muestras, basados en el teorema del límite central [17], en el anexo C, en las tablas B.1 y B.2 se encuentran las muestras analizadas.
La tabla 5.1 muestra los resultados obtenidos, el bombo es el elemento con mayor latencia 93 ms, este tiempo es muy cercano al límite del tiempo recomendado para sistemas de realidad virtual (100ms) [11]. La latencia del crash es de 16 ms, del redoblante 17 ms, del esterbil es 18 ms, del bombo es 93 ms, del tom izquierdo es 17 ms, del tom derecho es 16 ms, del tom de piso es 17 ms, del ride es 16 ms. La varianza de cada instrumento es muy pequeña.
Tabla 5.1 Media, varianza y desviación estándar de las muestras de la latencia.
crash redoblante esterbil bombo tom
izquierdo tom derecho tom de piso ride
Sumatoria (s) 0.394316 0.410011 0.442566 2.707233 0.41739 0.398028 0.412817 0.380119
Media (s) 0.013143867 0.013667033 0.0147522 0.0902411 0.013913 0.0132676 0.013760567 0.012670633
Varianza 1.41E-08 3.5E-08 5.29538E-
08 1.4E-05 1.68E-07 1.04E-08 2.4E-08 2E-08
Desviación estándar 0.00012 0.0002 0.0002 0.0038 0.0004 0.00010 0.00015 0.00015 Retardo Polhemus (s) 0.0035 0.0035 0.0035 0.0035 0.0035 0.0035 0.0035 0.0035 Resultado (s) 0.016643867 0.017167033 0.0182522 0.0937411 0.017413 0.0167676 0.017260567 0.016170633 Resultado (ms) 16.64386667 17.16703333 18.2522 93.7411 17.413 16.7676 17.26056667 16.17063333
Inmersión.
La inmersión es un factor que describe, desde el punto de vista físico, la experiencia en la realidad virtual [1].
Inmersión.- Este indicador está relacionado a la configuración física de la interfaz de usuario. La cantidad de sentidos que se alimentan establece los niveles de inmersión: Completamente Inmersivo (todos los sentidos), Semi-Inmersivo (la mitad o menos), No Inmersivo (ninguno) [1].
Tabla 5.2 Los sentidos y la determinación de la inmersión.
En una batería real, por lo regular son tres sentidos los que son experimentados por el baterista, debido a que sólo simulamos dos (la visión y la audición) ver figura 5.2, podemos afirmar que el ambiente
virtual es semi-inmersivo.
Sentido Simulación Elemento
Visión SI Gráfico 3D
Audición SI Audio
CONCLUSIONES
1. El tiempo de respuesta es una variable que hay que tener muy en cuenta en los sistemas de realidad virtual, ya que juega un papel crucial para dar la sensación de ser más real y no causar discrepancias entre lo real y virtual.
2. La latencia de los instrumentos que conforman la batería varia desde 16 a 18 ms, a excepción del bombo que tuvo un tiempo de 93.74 ms, como resultado tenemos que este instrumento musical reduce la sensación de presencia que experimenta el usuario en el ambiente virtual.
3. No se puede “sentir la batería” debido a que no se implementó una
retroalimentación táctil, esto dificulta el manejo de las baquetas para generar golpeas en los instrumentos.
4. El dispositivo de despliegue grafico personal (Head Mounted Display) nos permitió aislarnos del mundo real incrementándose la sensación
de inmersión en el ambiente virtual, este efecto no se hubiese alcanzado con el proyector 3D o con el monitor.
5. La implementación es escalable, dejando abierta la posibilidad de que se añadan más instrumentos de percusión en la escena.
6. En una batería real el sonido generado depende de la forma en que el baterista hace colisionar la baqueta, en el caso de esta implementación existe esta limitante, debido a que los sonidos son grabaciones de una batería real, por lo que el sonido generado va a ser siempre el mismo independientemente de la forma en que se produzca la colisión.
RECOMENDACIONES
1. Debido a que el bombo tiene una alta latencia por el uso del pedal, recomendamos que se implemente su funcionamiento con otro sensor del equipo de rastreo (tracker).
2. Tomando ventaja del diseño escalable de este prototipo, recomendamos que en trabajos futuros se implemente la opción de escoger el tipo de batería que se va a tocar, por ejemplo una de rock, una con tambores africanos, un estilo japonés.
3. Se recomienda que se implemente la retroalimentación táctil para hacer más real la interacción con la batería virtual y de esta forma incrementar la sensación de inmersión en el ambiente virtual.
ANEXO A
Trabajos similares.
En el sitio Web http://www.virtual-drums.com/, encontramos un programa desarrollado a inicios del año 2006, ellos crearon su propio sistema de posicionamiento (tracker) para un robot de la Universidad Laval en Francia y luego usaron ese sistema para la implementación de una batería virtual.
El nombre inicial del proyecto fue “DrummersRevolution”, en la
actualidad se llama “Virtual Drums” [12]. Puede ver un video de su
ejecución en la siguiente url:
http://www.youtube.com/watch?v=G4QAc1_2JFY
Figura A.1 Batería Virtual implementada en el año 2006
En el sitio: http://airguitar.tml.hut.fi/, encontramos una guitarra virtual, fue desarrollada en 2002 en el proyecto que se denomino ALMA del programa Fondos de la Unión Europea (European Union funds) en colaboración con participantes internacionales. Los movimientos del usuario son captados con una cámara Web y pasados a través de un programa de reconocimiento de gestos, luego de esto, ellos fundaron una empresa, cuyo sitio Web es: www.virtualairguitar.com, y se dedican a hacer juegos de video de realidad virtual [13].
Puede ver un video de su ejecución en la dirección: http://www.youtube.com/watch?v=FIAmyoEpV5c
ANEXO B
Datos.
Se tomaron 30 muestras para ser analizadas, las primeras quince están registradas en la tabla B.1 y las restantes en la tabla B.2, estos datos corresponden a los tiempos de retardo producidos desde que se leen las coordenadas del dispositivo de rastreo (tracker) hasta el momento en que se produce una colisión.
Tabla B.1 Tiempo entre la lectura de datos del Polhemus y el momento de colisión (muestras de la 1
n crash redoblante esterbil bombo tom izq tom der
tom de piso ride 1 0.013206 0.013987 0.014321 0.090144 0.014104 0.013277 0.013934 0.012608 2 0.013088 0.013517 0.014841 0.086124 0.014259 0.013438 0.013852 0.012781 3 0.013262 0.014079 0.014722 0.090413 0.014378 0.013135 0.013628 0.012712 4 0.013099 0.013465 0.014718 0.092635 0.013486 0.013277 0.013579 0.012700 5 0.013206 0.013542 0.014983 0.096344 0.014424 0.013277 0.013820 0.012582 6 0.013153 0.013603 0.014852 0.084157 0.014205 0.013276 0.013983 0.012159 7 0.013202 0.013625 0.014706 0.094392 0.013682 0.013215 0.013874 0.012347 8 0.013252 0.013524 0.014722 0.087827 0.014198 0.013212 0.013780 0.012725 9 0.013004 0.013624 0.014685 0.092993 0.014273 0.013424 0.014112 0.012679 10 0.013031 0.013532 0.014675 0.092189 0.013366 0.013243 0.013918 0.012791 11 0.013094 0.013513 0.014570 0.089908 0.014150 0.013302 0.013961 0.012619 12 0.013154 0.013598 0.014745 0.092360 0.013444 0.013339 0.013684 0.012864 13 0.013115 0.014085 0.014167 0.094260 0.014321 0.013299 0.013643 0.012681 14 0.012923 0.013666 0.014804 0.090707 0.013613 0.013144 0.013492 0.012760 15 0.013036 0.013632 0.014584 0.085323 0.014095 0.013335 0.013487 0.012705
Tabla B.2 Tiempo entre la lectura de datos del Polhemus y el momento de colisión (muestras de la 16-30).
n crash redoblante esterbil bombo tom izq tom der
tom de piso ride 16 0.013481 0.013625 0.014869 0.088500 0.014467 0.013442 0.013626 0.012691 17 0.012938 0.013698 0.014622 0.092302 0.013462 0.013145 0.013668 0.012595 18 0.013037 0.013807 0.014375 0.091361 0.013513 0.013149 0.013706 0.012925 19 0.013081 0.013536 0.014971 0.088798 0.014335 0.013184 0.013817 0.012572 20 0.013299 0.013446 0.014910 0.091923 0.013394 0.013296 0.013987 0.012749 21 0.013127 0.013804 0.015130 0.091828 0.013307 0.013380 0.013682 0.012782 22 0.013081 0.013671 0.015176 0.087003 0.013545 0.013514 0.013594 0.012596 23 0.013145 0.014178 0.014944 0.085326 0.014355 0.013160 0.013767 0.012829 24 0.013131 0.013623 0.014420 0.087251 0.013993 0.013233 0.013770 0.012722 25 0.013083 0.013547 0.014927 0.094695 0.014345 0.013327 0.013880 0.012511 26 0.013231 0.013638 0.014938 0.086673 0.013419 0.013239 0.013639 0.012578 27 0.013098 0.013577 0.014580 0.086169 0.013344 0.013203 0.013678 0.012801 28 0.013147 0.013695 0.014912 0.097707 0.014215 0.013218 0.013796 0.012661 29 0.013361 0.013609 0.014814 0.094728 0.013552 0.013092 0.013822 0.012686 30 0.013251 0.013565 0.014883 0.083193 0.014146 0.013253 0.013638 0.012708
BIBLIOGRAFIA
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[5] Grigore C Burdea, Philippe Coiffet, Virtual Reality Technology,
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[6] 5DT “Fifth Dimension Technologies” disponible en:
http://www.5dt.com/hardware.html#hmd, ultimo acceso junio 21, 2010.
[7] Facultad de Medicina UNAM, Salud en el escolar: Agudeza
visual, disponible en:
www.facmed.unam.mx/deptos/salud/periodico/agudeza/ques.ht ml, último acceso junio 21, 2010.
[8] Motion Tracking, Polhemus Liberty disponible en:
http://www.polhemus.com/?page=Motion_Liberty
[9] Installing OpenSceneGraph 2.8.0, disponible en:
http://dwightdesign.com/2009/05/installing-openscenegraph- 280/, ultimo acceso junio 21, 2010.
[10] Making virtual imaging a reality, disponible en:
[11] M. Friedmann, T. Starner, A. Pentland, Synchronization in Virtual Realities, Enero 1991.
[12] Virtual Drums, 2006, disponible en:
http://www.virtual-drums.com, último acceso junio 21, 2010.
[13] Virtual Air Guitar, disponible en:
http://airguitar.tml.hut.fi/, último acceso junio 21, 2010.
[14] Federico Miyara, La música por computadora, 1995.
[15] How do I evaluate the time difference between two events?,
disponible en:
http://www.codeguru.com/forum/showthread.php?t=379581, último acceso junio 21, 2010.
[16] Liberty Manual.pdf, user manual, Octubre 2005.
[17] MSc. Gaudencio Zurita, PROBABILIDAD Y ESTADÍSTICA:
Fundamentos y Aplicaciones, 2008.
[18] How Virtual Reality Gear Works, disponible en:
http://electronics.howstuffworks.com/gadgets/other-gadgets/VR- gear1.htm, último acceso junio 21, 2010.
[19] Michael Kriegel, Musical instruments in virtual environments using optical tracking systems, 2005.