Problemas de la Realidad Virtual

Problemas físicos

Una de las mayores dificultades de la realidad virtual es conseguir que el usuario sienta una sensación de inmersión sin sentir náuseas, mareo, etc. Experimentar estos síntomas al utilizar realidad virtual es conocido como mareos de realidad virtual y es similar al clásico mareo por movimiento, o al mareo que experimentan los pilotos en los simuladores. La percepción de estos síntomas depende también de la persona. Para algunos, el vómito aparece a los pocos minutos, mientras que otros pueden disfrutar de la realidad virtual durante horas sin ninguna consecuencia.

El problema reside en un desajuste entre el sistema vestibular (los líquidos y fluidos en las cavidades del interior del oído, que envían información al cerebro sobre la dirección, los ángulos, etc.) y el sistema visual.

Causas

Estos efectos secundarios de la realidad virtual tienen distintas causas. Los desarrolladores intentan perfeccionar sus sistemas para evitarlas o combatirlas de la mejor manera posible, siendo estas la latencia, la duplicación de imágenes y la persistencia entre otros.

Latencia

La latencia, es el retraso entre la acción realizada por el usuario y su representación en la pantalla, produciendo desajustes entre los sistemas vestibular y visual, provocando a su vez náuseas y mareo.

La latencia común en los videojuegos, es el intervalo de tiempo entre que el usuario pulsa un botón y se actualizan los píxeles, siendo por regla general de un mínimo de 50 ms. Es importante no confundir este retardo con tiempo entre que un usuario pulsa un botón y la acción se lleva a cabo, siendo insuficiente para la realidad virtual, que requiere una latencia de 20 ms mínimo para que el usuario no experimente un retraso. De hecho, la mayoría de expertos creen que el límite es aún más bajo, situado en los 15 o incluso los 7 ms. Oculus Rift tiene un retardo bajo condiciones óptimas, de entre 30 y 40 ms.

Esto se debe a que el proceso de renderizar la imagen, requiere que el sistema de seguimiento determine la posición y orientación exactas del HMD, renderizando la aplicación la escena, para que el hardware transfiera la escena renderizada a la pantalla del HMD y ésta a empezar a emitir fotones para cada píxel.

El primer paso, el seguimiento tarda entre 10 y 15 ms cuando se trata de seguimiento óptico, lo que ya de por sí es demasiado. El seguimiento mediante acelerómetros es mucho más rápido con una latencia de 1 ms o menos, pero es poco preciso y se desvía mucho. Uno de los principales problemas es que las pantallas de 60 Hz, por ejemplo, ya introducen un retardo de unos 15 o 16 ms en la renderización. Este valor es dependiente de la CPU y la GPU, pero suele encontrarse en ese rango excepto para aplicaciones antiguas, que requieran un rendering primitivo.

Finalmente, el hardware transfiere la escena renderizada a la pantalla del HMD. Para la mayoría de sistemas basados en escaneo de frecuencias, esto supone un retardo de unos 16 ms en el peor de los casos (asumiendo que se utilicen pantallas de 60 Hz). Si la imagen se transmite de manera inmediata, es decir, que los fotones empiezan a mostrarse instantáneamente al llegar, la suma de las latencias mencionadas anteriormente es muy superior a los 20 ms y está a una distancia abismal de los 7 ms deseados.

Duplicación de imágenes y persistencia

Otro inconveniente importante es el judder o duplicación de imágenes. Se trata de una combinación de dos fenómenos, el emborronamiento de imágenes y la estroboscopia. El emborronamiento o smearing es un desenfoque de movimiento presente en realidad virtual. El strobing o estroboscopia, en cambio, consiste en la percepción de múltiples copias de una imagen al mismo tiempo, haciendo que parezca que no hay movimiento entre ellas. La unión de estos dos fenómenos constituyen las duplicaciones de imágenes.

El judder produce normalmente mareos y todos los síntomas relacionados, por lo que se ha de tratar de evitar. Una de las causas del judder es el hecho de que los píxeles se muevan a través de la retina mientras están encendidos (lo que produce smearing). La solución obvia para la duplicación de imágenes es un incremento de la tasa de fotogramas. El problema reside en que para evitarlo por completo, sería necesario una tasa de fotogramas de entre 300 y 1000 FPS, algo demasiado alejado de la realidad. Por tanto, aunque la solución es obvia, es también totalmente imposible debido a limitaciones tecnológicas.

La otra solución tiene que ver con la persistencia. La mayoría de pantallas tienen persistencia completa, de manera que los píxeles siempre se mantienen encendidos. El nivel de emborronamiento no depende en qué fracción de un fotograma estén los píxeles encendidos, sino del tiempo total en el que lo están. Es por esto que una tasa de fotogramas de unos 1000 FPS sería ideal con persistencia completa, ya que el tiempo sería de tan solo 1 ms.

Como esta tasa de fotogramas es actualmente inalcanzable, se debe utilizar baja persistencia para conseguir el mismo resultado. Con una persistencia nula (o casi nula), se elimina el desplazamiento de píxeles encendidos a través de la retina, ya que éstos se mantienen encendidos por muy poco tiempo. Así, se elimina el componente de emborronamiento en la duplicación de imágenes. No obstante, la baja persistencia también tiene desventajas, ya que puede incrementar la estroboscopia. De hecho, el propio emborronamiento oculta bastante la estroboscopia. Al disminuir el primero utilizando pantallas de baja persistencia, se manifiesta más claramente el segundo. No obstante este problema no es tan grave. El motivo es que en la imagen que el ojo esté enfocando no se producirá estroboscopia, ya que el propio ojo al seguirla lo evitará, porque los mismos píxeles irán al mismo punto de la retina en cada fotograma. Si bien en el resto de la imagen sí que se producirá este efecto, no será tan apreciable ya que estará fuera de enfoque.

Otros problemas

Además de estos impedimentos tecnológicos, la realidad virtual se enfrenta a otros problemas. En primer lugar, aunque los efectos a corto plazo no van más allá de mareo y vómitos, nadie sabe con certeza cómo puede afectar el uso continuado de realidad virtual a una persona, ni física ni mentalmente.

Por otra parte, los costes del equipo necesario son todavía demasiado altos para el usuario de a pie. Un casco de realidad virtual de alta calidad está alrededor de los 600 €, y además hay que tener en cuenta el precio de un dispositivo (ordenador o consola) capaz de ejecutar las aplicaciones satisfactoriamente.

Finalmente, la realidad virtual necesita generar beneficios para ser viable. Actualmente la mayor parte del público interesado son los jugadores, pero es necesario a atraer a más sectores de manera más amplia para sobrevivir económicamente.