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REALIDAD AUMENTADA TECNOLOGÍA PARA LA FORMACIÓN

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PROYECTO EDITORIAL: TECNOLOGÍA EDUCATIVA Director Julio Cabero

Queda prohibida, salvo excepción prevista en la ley, cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública y transformación de esta obra sin contar con autorización de los titulares de la propiedad Intelectual. La infracción de los derechos mencionados puede ser constitutiva de delito contra la propiedad Intelectual (arts. 270 y sigs. Código Penal). El Centro Español de Derechos Reprográficos (www.cedro.org) vela por el respeto de los citados derechos.

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REALIDAD AUMENTADA TECNOLOGÍA PARA LA FORMACIÓN Julio Cabero Almenara (coord.) Fernando García Jiménez (coord.) Inés Casado Parada Óscar Gallego Pérez Julio Barroso Osuna Melchor Gómez García

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Consulte nuestra página web: www.sintesis.com En ella encontrará el catálogo completo y comentado

Motivo de cubierta: Silvia Piña Fiol

© Julio Cabero Almenara (coord.) Fernando García Jiménez (coord.) Inés Casado Parada Óscar Gallego Pérez Julio Barroso Osuna Melchor Gómez García

© EDITORIAL SÍNTESIS, S. A. Vallehermoso, 34. 28015 Madrid Teléfono: 91 593 20 98 http://www.sintesis.com

ISBN: 978-84-907780-4-3

Reservados todos los derechos. Está prohibido, bajo las sanciones penales y el resarcimiento civil previstos en las leyes, reproducir, registrar o transmitir esta publicación, íntegra o parcialmente, por cualquier sistema de recuperación y por cualquier medio, sea mecánico, electrónico, magnético, electroóptico, por fotocopia o cualquier otro, sin la autorización previa por escrito de Editorial Síntesis, S. A.

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Índice Prólogo

1.

Conceptos previos Fernando García Jiménez 1.1. El concepto de realidad aumentada 1.1.1. Lo real y lo virtual 1.1.2. Hacia una definición de la realidad aumentada 1.2. Propiedades básicas de la realidad aumentada

2.

Tipos de realidad aumentada Fernando García Jiménez 2.1. Tipos de realidad aumentada de acuerdo con el componente físico 2.2. Tipos de realidad aumentada de acuerdo con el componente virtual 2.3. Tipos de realidad aumentada de acuerdo a su funcionalidad

3.

La construcción de recursos de realidad aumentada (I) Fernando García Jiménez, Inés Casado Parada y Óscar Gallego Pérez 3.1. Aspectos técnicos de su funcionamiento 3.1.1. Requisitos técnicos de los dispositivos 3.1.2. El lenguaje de programación 3.2. La construcción del vídeo alpha

4.

La construcción de recursos de realidad aumentada (II) Fernando García Jiménez, Óscar Gallego Pérez e Inés Casado Parada 4.1. La construcción del recurso de contenido 3D 4.1.1. Extracción de recursos a partir de objetos reales 4.1.2. Reconstrucción y modelado de los objetos 3D 4.1.3. Software de postproducción para construir recursos digitales de contenido 3D 4.2. La construcción del recurso de contenido 360° 4.2.1. Construcción de imágenes panorámicas 4.2.2. Inmersiones 360° 7

5.

Fundamentos psicológicos de su efectividad Fernando García Jiménez 5.1. La lectura sobre el papel es más eficiente que sobre la pantalla 5.2. Captar la atención es condición necesaria para el aprendizaje consciente 5.3. El recuerdo se facilita gracias a la combinación de elementos 5.3.1. La intervención de más de un sentido 5.3.2. La dependencia del contexto, la familiaridad y la organización subjetiva 5.3.3. La relevancia emocional

6.

Posibilidades educativas de la realidad aumentada Julio Cabero Almenara y Julio Barroso Osuna 6.1. 6.2. 6.3. 6.4.

7.

Aspectos introductorios a su uso educativo Aspectos que justifican su incorporación educativa Algunas justificaciones desde la investigación Dificultades para la incorporación de la realidad aumentada a la educación

Aplicaciones educativas de la realidad aumentada en contextos no universitarios Melchor Gómez García 7.1. Usos en Educación Infantil: ejemplos de incorporación 7.1.1. Valdespartera es cultura 7.1.2. Villalba en tu mano 7.2. Usos en Educación Primaria: ejemplos de incorporación 7.2.1. El teclado de mi ordenador 7.2.2. Mejorando la comprensión lectora 7.2.3. Sonrisas de ballenas 7.3. Usos en Educación Secundaria: ejemplos de incorporación 7.3.1. Flipped Álgebra e infografías atómicas 7.3.2. De turismo por Tarrasa 7.4. Usos en Bachillerato: ejemplos de incorporación 7.4.1. Fito Atocha 7.4.2. Dibujo aumentado

8.

Aplicaciones educativas de la realidad aumentada en contextos universitarios 8

Julio Barroso Osuna y Julio Cabero Almenara 8.1. Algunas aplicaciones en la enseñanza universitaria 8.1.1. Proyecto de universidades 8.1.2. Proyecto Magic Book 8.1.3. LearnAR 8.1.4. Proyecto Mentira 8.1.5. Proyecto Care 8.1.6. Proyecto EDULOC 8.1.7. Proyecto AR.KEY 8.1.8. Proyecto Augmented Reality Sandbox 8.1.9. Proyecto Laboratorio de física con RA

Bibliografía

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Prólogo En este comienzo de siglo, diferentes tecnologías emergentes (web semántica, gamificación, computación en nubes, analíticas de aprendizaje, MOOC, la internet de las cosas, entornos personales de aprendizaje...) están adquiriendo una fuerte presencia gracias a diversos acontecimientos, desde la creciente importancia de la web 2.0 a la reducción de costes de los equipos o la fuerte penetración de los dispositivos móviles, que ha influido en la deslocalización de las tecnologías y ha favorecido el acceso a la información independientemente del espacio y el tiempo en los que nos encontremos. Todo ello está repercutiendo en la aparición de una escenografía tecnológica como nunca antes había ocurrido en la historia de la humanidad. Y en esta galaxia mediática, una de estas tecnologías emergentes es la “realidad aumentada” (Augmented Reality) (RA), que está comenzando a utilizarse en diferentes sectores: la publicidad, el ocio, la información turística, el mundo de la moda o la industria. Como muestra de ello, solo tenemos que buscar en YouTube las palabras “realidad aumentada” y comprobar el número de resultados que aparecen. Tales son las expectativas de su utilización que en 2010 la revista Time la incluyó entre las diez tendencias tecnológicas de ese año, concretamente en cuarta posición; y la compañía Gartner Research, líder mundial en investigación y asesoramiento en tecnologías de la información y comunicación (TIC), la identificó como una de las diez tecnologías que tendría más impacto en los próximos años, con una previsión de uso, para el año 2014, del orden del 30 % de los usuarios de dispositivos móviles. Lógicamente, este uso está llegando al terreno educativo y, como han puesto de manifiesto diferentes Informes Horizon (García, Peña-López, Johnson, Smith, Levine y Haywood, 2010; Durall, Gros, Maina, Johnson y Adams, 2012; Johnson et al., 2013d), tendrá un importante grado de penetración en los centros educativos y universidades en un horizonte temporal de tres a cinco años. De forma sintética, podemos decir que la RA es la combinación de información digital e información física en tiempo real a través de diferentes dispositivos tecnológicos; es decir, consiste en utilizar un conjunto de dispositivos tecnológicos que añaden información virtual a la información física y, por tanto, implica añadir una parte sintética virtual a lo real, favoreciendo de esta forma el enriquecimiento de la información a la que puede acceder el alumno o aportando información adicional a la realidad para facilitar su comprensión. Ahora bien, frente a las amplias posibilidades que ofrece a la formación y a la educación, la realidad es que existen pocos trabajos en el contexto científico que analicen sus posibilidades educativas y sus características tecnológicas. Y estos son precisamente los objetivos que pretende alcanzar este trabajo, Realidad aumentada. Tecnología para la formación. El libro que el lector tiene ahora en sus manos trata de analizar la RA desde tres 11

grandes perspectivas: la tecnológica, la pedagógica y psicológica, y la de las experiencias prácticas. La perspectiva tecnológica se analiza en los cuatro primeros capítulos. El primero acercará al lector a la conceptualización de la RA y su diferenciación respecto a otros elementos como la “realidad virtual”, así como también a sus características distintivas. El segundo habla de los diferentes tipos de RA en función del componente físico utilizado, el componente visual o su funcionalidad. Los capítulos tercero y cuarto se centran en la producción y utilización tecnológica de objetos en RA, y abordan para ello temas como los requisitos tecnológicos necesarios para la producción y observación de los objetos en RA, así como de los diferentes lenguajes de programación para su construcción. Al mismo tiempo se ofrece información para la construcción de recursos en RA en 360°. Los análisis psicológico y pedagógico de la RA se llevan a cabo en los capítulos quinto y sexto: “Fundamentos psicológicos de su efectividad” y “Posibilidades educativas de la realidad aumentada”. Ambos capítulos persiguen ofrecer al lector un marco conceptual para la adopción de decisiones correctas respecto a su utilización en los procesos de enseñanza-aprendizaje. Además, se incluyen los resultados que diferentes investigaciones han ido aportando para su incorporación a la enseñanza. Con la última de las perspectivas, la de la práctica, que se aborda en los capítulos séptimo y octavo, se quiere brindar al lector, dada la novedad de esta tecnología, una visión de diferentes experiencias prácticas que se están desarrollando en el terreno educativo. Se incluyen las direcciones web de las experiencias citadas para que el lector pueda profundizar por su cuenta en aquellas que lo atraigan o le interesen más. Para su exposición, se han dividido en aquellas que se refieren a niveles no universitarios y aquellas que se centran en la universidad. JULIO CABERO ALMENARA y FERNANDO GARCÍA JIMÉNEZ (COORDS.) (Universidad de Sevilla)

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1 Conceptos previos 1.1. El concepto de realidad aumentada 1.1.1. Lo real y lo virtual El desarrollo de las tecnologías de la información y comunicación ha popularizado el concepto de ciberespacio. Este término hace referencia a una nueva dimensión donde se produce la comunicación electrónica, propiciada por la preponderancia de internet y la moderna telefonía móvil, que se encuentra casi totalmente liberada de los condicionantes de espacio y tiempo propios de la comunicación interpersonal. A todo lo que acontece en ese ciberespacio se le aplica el calificativo de virtual. Asimismo, la proliferación del videojuego como elemento de ocio, en el que el jugador se sumerge en experiencias y acciones dotadas de gran realismo y posibilidades, ha contribuido a potenciar este adjetivo. Otras líneas de desarrollo de hardware, que permiten además al usuario sumergirse sensorialmente en escenarios de imágenes en 3D con las que puede interactuar, han colonizado el mundo del videojuego (p. ej.: Oculus Rift) hasta el punto de que el contradictorio término de realidad virtual es ya algo conocido por el gran público, si bien posiblemente no con una comprensión exacta de todo lo que abarca. Otras experiencias que gozan del calificativo virtual se refieren a la interacción completa que miles de personas representadas por avatares 3D mantienen y desarrollan en un mundo totalmente mediatizado por internet en una suerte de “otra vida”, una vida virtual (p. ej.: Second Life). El mundo de la enseñanza se ha visto invadido también por todos estos avances, hasta el punto de que las herramientas propias de los campus virtuales son una constante desde la educación primaria hasta la universidad en la mayoría de las instituciones y academias de los países más desarrollados. No parece existir casi ningún ámbito libre de lo virtual. En resumen, aceptados como hechos el predominio de internet, la preponderancia del videojuego, el desarrollo del hardware de imagen y sonido de altísima calidad y la masiva incorporación de la población de los países desarrollados al uso de dispositivos personales de juego, comunicación y computación, con enormes posibilidades multimedia, se puede decir que, a pesar de la naturaleza no tangible de las imágenes y comunicaciones, todo el ciberespacio o el mundo electrónico codificado para ser 14

percibido por nuestros sentidos es muy, muy real, en el sentido de que su existencia es innegable. Dicho de otro modo: lo virtual no es irreal, ilusorio o inexistente, es una realidad omnipresente en nuestra sociedad. Es, por tanto, muy necesario comenzar por delimitar claramente lo que se entiende por realidad: la realidad es todo lo que existe y es un concepto contrapuesto a lo ficticio o a lo imaginario. Pero, a pesar de lo que se puede leer al respecto en los diccionarios, no es lo contrario de virtual. virtual. (Del lat. virtus, fuerza, virtud). 1. adj. Que tiene virtud para producir un efecto, aunque no lo produce de presente, frecuentemente en oposición a efectivo o real. 2. adj. Implícito, tácito. 3. adj. Fís. Que tiene existencia aparente y no real. (Diccionario de la Real Academia Española) irreal: ficticio, imaginario, fantástico, aparente, engañoso, falaz, ilusorio, inexistente, quimérico, utópico, virtual, falso. (Diccionario de sinónimos y antónimos 2005 Espasa-Calpe)

1.1.2. Hacia una definición de la realidad aumentada Las imágenes, textos, objetos, etc., que la informática puede crear sobre una pantalla son, sin duda, realidad. De hecho, la propia Real Academia Española de la Lengua, dado lo contradictorio que parece el término si atendemos al significado de nombre y adjetivo, realiza una precisión sobre el término realidad virtual, definiéndola como “la representación de escenas o imágenes de objetos producidas por un sistema informático que da la sensación de su existencia real”. Pero tal definición es muy simple, ya que podría aplicarse igualmente a un trampantojo realizado con Adobe Photoshop e impreso posteriormente sobre una fachada, y lo que es más importante, no permite diferenciar la realidad virtual del objeto que aquí nos ocupa, la realidad aumentada (RA). Y es que la RA empezó siendo considerada como una modalidad de realidad virtual. A continuación se repasará brevemente la historia del término.

A) Breve historia de la realidad aumentada El primer sistema de RA fue creado por I. Sutherland en 1968, empleando un casco de visión que permitía ver sencillos objetos 3D renderizados en vista wireframe o alámbrica en tiempo real. Anteriormente, en 1962, tuvo un antecedente en el sistema de proyección cinematográfica Sensorama, ideado por Morton Heilig, cuya materialización fue un dispositivo mecánico que lograba sumar a la experiencia visual una visión estereoscópica 3D, sonido estéreo e incluso aroma. 15

Pero el primer autor en utilizar en sus investigaciones el calificativo de aumentada fue Tom Caudell. En 1990 los ingenieros de Boeing, capitaneados por este, construyeron un sistema que permitía visualizar complejos diagramas digitales de cableado superpuestos a un tablero. L.B. Rosenberg desarrolla en el mismo año un sistema de RA denominado Virtual Mixtures y demuestra sus beneficios sobre el rendimiento mientras que Steven Feiner, Blair MacIntyre y Doree presentan su diseño de otro prototipo denominado KARMA. Como se ha comentado, las primeras aproximaciones conceptuales a esta tecnología la consideran una variante de la realidad virtual. Beaudoloin y Lafon (1994) consideran que el mundo real no puede reproducirse fidedignamente en el ordenador, por lo que construir directamente objetos virtuales en este aumenta las capacidades computacionales. La RA recubre el mundo real con una capa virtual, fusionando ambos mundos. Ese mismo año, Paul Milgram y Fumio Kishino enuncian el continuo virtualidad-realidad, en uno de cuyos puntos puede comprenderse esta tecnología. Barfiel (1995) abunda en el mismo concepto, insistiendo en que la idea de RA apunta a que la imagen sintética complementa el mundo real incluyendo, además de información visual, información auditiva y táctil. En 1997 se presenta The Touring Machine, el primer sistema de RA móvil. Gracias a un sistema de visualización see-through se combinaba la imagen real con gráficos 2D y 3D sobre una pantalla transparente. En ese mismo año, Azuma (1997) insiste en su diferenciación de la realidad virtual (RV) introduciendo la característica 3D de la ubicación de esa imagen sintética. Mientras que la inmersión en la RV impide al sujeto ver el mundo real, en la RA el usuario ve el mundo real con objetos virtuales superpuestos. Para este autor, las características definitorias de la RA son: a) La combinación de lo real y lo virtual. b) La interacción en tiempo real. c) La ubicación en el mismo sistema de coordenadas 3D que la realidad. Es importante subrayar que tanto la interactividad en tiempo real como la alineación 3D con la realidad están relacionadas con la tecnología de tracking, seguimiento o registro, que fundamenta la RA, distinguiéndola claramente de otras combinaciones de imagen sintética y real como pueden ser los chroma key (donde un fondo de color verde es sustituido por otra imagen y mezclado con la imagen real de un presentador, como por ejemplo en la información meteorológica) o los efectos 3D fotorrealistas usados en cine (donde podemos ver, por ejemplo, a unas personas huyendo de un dinosaurio que, por supuesto, no existe). El tracking consiste en calcular la posición relativa de la cámara real respecto de la escena para poder generar imágenes virtuales correctamente alineadas con la imagen real. En 1998 Jun Rekimoto, de Sony, crea un método para calcular completamente el tracking visual de la cámara empleando códigos de barra cuadrados. Esta técnica será la precursora de ARToolKit, que en 1999 es escrita en C por Hiro Kato: una librería de 16

tracking visual de 6 grados de libertad que reconoce marcas cuadradas mediante patrones de reconocimiento. Su liberación bajo licencia GPL contribuyó a la popularización de la RA entre los desarrolladores. En 2000, un grupo de investigadores de la Universidad de South Australia presentaron AR-Quake, que permitía jugar a este popular juego en primera persona en escenarios reales. El tracking se conseguía mediante una brújula digital, un GPS y métodos de visión basados en marcas. Este juego requería un sistema portátil de cómputo en una mochila, un casco de visión esteresocópica y un mando. En 2001 aparece Archeoguide, un sistema financiado por la UE para crear guías turísticas electrónicas basadas en RA. Este sistema presenta la innovación, a diferencia del AR-Quake, de que permite su uso con diferentes dispositivos de visualización (portátiles, PDA, etc.). En 2003, el premio al mejor videojuego para móviles se lo lleva Mozzies, de Siemens, que usa la cámara integrada en el teléfono para superponer mosquitos virtuales sobre la imagen real que esta muestra. Se logra por tanto, con ello, la superación de los HMD o dispositivos especiales de visualización: la RA puede experimentarse gracias al móvil. Otro pequeño salto cualitativo lo da Wikitude, puesto que es la primera aplicación para móviles cuyo propósito se aleja de lo lúdico. Su uso se orienta más bien al incremento de la información que puede obtenerse del mundo real vinculando entradas de Wikipedia a las coordenadas GPS. Una variante de Wikitude, Layar, se lanza en 2009. Esta emplea también el GPS más la brújula electrónica del teléfono para superponer capas de información procedente de diversas fuentes (Wikipedia, guías turísticas, Twitter...) y se incluye entre las aplicaciones preinstaladas con Android. Poco antes de estos hitos comerciales, los trabajos de Bimber (2005) invitaban a formarse una idea más acertada en cuanto a la definición del concepto al subrayar la importancia del mundo real en la RA, en la que se establecen nexos basados en una relación espacial con el objeto virtual, más allá de la mera relación visual propia de dispositivos como los HDM (Head Mounted Display), insistiendo en la idea destacada por Azuma de la importancia del alineamiento espacial en 3D. Otras aproximaciones académicas más recientes, como la de Neuthoffer et al. (2012), son más precisas al indicar que la RA se basa en el enriquecimiento del campo natural de la vista de los usuarios, con la integración coherente de texto, símbolos y objetos interactivos tridimensionales en tiempo real, lo que permite aplicaciones altamente dinámicas. El acento puesto por este autor en la característica de enriquecimiento del campo natural la señala como algo más definitorio de lo que es la RA, superando por tanto las meras superposiciones de material digital no significativo o incoherente sobre el entorno natural, por muy bien alineadas que estén en el espacio 3D. Sin embargo, como se verá más adelante, se pueden generar entornos de RA conseguidos por medio de alteraciones de la información emanada del componente físico. En tales casos no hay un incremento de información sino una sustitución, y por ello constituyen fenómenos que quedarían fuera de la definición de Neuthoffer. 17

De todos los acercamientos al concepto, consideramos que el punto de partida más útil para su comprensión y diferenciación es la formulación de Milgram-Kishino (1994) acerca de un continuum donde podemos ubicar cualquier fenómeno artificial con aparente tangibilidad y presencia: el continuo realidad-virtualidad.

Figura 1.1. Continuum RV entre realidad y virtualidad. Paul Milgram, Haruo Takemura, Akira Utsumi y Fumio Kishino (1994) afirman que conceptualizar la realidad mixta es más útil para arrojar luz sobre las relaciones entre los fenómenos de RV y RA. Más que concebir virtualidad y realidad como opuestos, han de ser concebidos como extremos de un continuum. En uno, en el entorno virtual (VE), el participante se ve completamente inmerso en un mundo sintético gracias a una pantalla especial, donde las propiedades de lo percibido en cuanto a tiempo, gravedad, solidez, etc. pueden emular o no las propias del mundo físico. En el otro, el entorno real (RE), la experiencia no está mediatizada por ninguna pantalla y todo lo percibido se sujeta lógicamente a las leyes de la física. En un punto entre tales extremos se sitúa la RA, sobre la cual los autores citados se preguntan si está referida a una realidad mezclada que va más allá de las pantallas transparentes; pregunta que las tecnologías de hoy responden afirmativamente, ya que las posibilidades de tabletas, consolas y smartphones permiten experiencias de realidad mixta que en el siglo pasado no eran posibles en dispositivos para el gran público. La realidad mixta es cualquier espacio concebido dentro de los extremos de este continuo. Está referida tanto a la incorporación de objetos gráficos generados por ordenador en una escena tridimensional del mundo real (realidad aumentada) como a la incorporación de objetos reales en un mundo virtual (virtualidad aumentada). Sin embargo, Dubois et al. (2000) van más allá de la concepción de Milgram y Kishino haciendo hincapié en que esta concepción de las realidades mixtas es una concepción tecnológica, y que cabe plantearse el concepto atendiendo no solo al propósito de la tarea sino también al tipo de aumentación, es decir, a qué es lo que se aumenta. Puede aumentarse el rendimiento de la tarea facilitada por la realidad mixta o puede aumentarse la percepción. La funcionalidad es la clave. En esta línea, y señalando más concretamente el propósito de un entorno de RA, autores como Hughes, Fuchs y Nannypieri (2011) afirman que la realidad aumentada es 18

una subclase de realidad mixta que globalmente puede ser conceptuada como un nuevo espacio por asociación entre un entorno virtual y uno real donde la persona podrá efectuar tanto conductas sensomotoras como actividades cognitivas, y que el propósito de todo ello puede ser crear un nuevo entorno artificial o aumentar la percepción de un entorno real; todo desde la consideración de que la percepción va dirigida a la acción: en línea con la concepción pragmática de William James (1907), se insiste en que la percepción y cualquier búsqueda de información en el mundo real no es desinteresada, sino que busca conocimiento para actuar mejor en el entorno, de tal modo que esta actuación haga más probable la supervivencia entre animales salvajes o la obtención de ventajas sobre humanos que compiten por los mismos recursos. El apartado 1.3 aclarará esta concepción al exponer la taxonomía funcional de estos autores.

1.2. Propiedades básicas de la realidad aumentada Tras esta revisión, se puede recapitular afirmando que el término de realidad aumentada se aplica a un tipo de realidad mixta formada por la integración coherente con la realidad física y en tiempo real de una capa de información digital que puede ser diversa (texto, símbolos, audio, vídeo y/u objetos tridimensionales) y con la que es posible la interacción, con el resultado de enriquecer o alterar la información de la realidad física en la que se integra. De acuerdo con esta definición, sus propiedades básicas son: – Realidad mixta. Los recursos generados gracias a esta tecnología se sitúan en uno de los puntos del continuo de virtualidad-realidad, y se constituyen como una realidad híbrida en la que la percepción de lo físico se acompaña de la percepción de los elementos digitales mezclados. Esta mezcla puede ser una superposición, una inclusión o una sustitución del entorno circundante o de fondo. – Integración coherente en tiempo real. Los elementos visuales digitales se alinean con los elementos activadores pertenecientes a la realidad física (marcadores o trackables) guardando una relación espacial con estos, de modo que se perciben como un todo coherente. Así, el desplazamiento y la rotación espacial del marcador son acompañados por el elemento digital, lo que evidencia que este está sujeto, por tanto, a las mismas coordenadas espaciotemporales. Quedan diferenciados, por tanto, de fenómenos como los fondos digitales logrados gracias a técnicas de chroma key o meras superposiciones de elementos gráficos digitales sobre el campo visual (propios del HMD o gafas con lentes que reciben información textual o gráfica). Esta característica es tan importante que al inventor de la tecnología de tracking visual posibilitada por ARToolKit (Hirozaku Kato) se le conoce como el padre de la RA. – Diversidad de la capa de información digital. Cualquier elemento digital (texto, gráficos, objetos 3D, vídeo, audio, URL…) es susceptible de ser parte de la capa 19

digital vinculada al marcador. No obstante, la propiedad de integración coherente mencionada antes se evidencia con elementos digitales visuales y aún más con objetos 3D que se superponen, se incrustan o circundan la realidad física permitiendo además la percepción conjunta en lugar de taparla completamente. Esto último es lo que ocurre con los códigos QR, que suelen activar un recurso ubicado normalmente en un servidor web, de forma que el navegador se maximiza y oculta la realidad que muestra la cámara del dispositivo. Por ello, muchos autores no consideran los códigos QR como RA y otros. los clasifican en el nivel 0. – Posibilidad de interacción. Los elementos de la capa digital son objetos sobre los que pueden definirse eventos que permitan la interacción con el usuario o, también, entre los propios objetos. Así, los objetos 3D pueden ser ampliados, rotados, activada o detenida su animación; los vídeos integrados pueden pararse, reproducirse o desencadenar nuevas acciones como lanzar al usuario hacia una URL o disparar u ocultar la visualización de otro elemento, por ejemplo, es posible incorporar botones gráficos que desencadenen toda una serie de acciones sobre el resto de los objetos del escenario, etc. Estamos ante objetos digitales diversos independientes sobre los que puede programarse cualquier tipo de interacción que el dispositivo de entrada permita (teclado, pantalla táctil, mouse, comando de voz…). Esta posibilidad está siendo ampliada gracias al avance de interfaces naturales, por lo que el desarrollo de tecnologías de interacción directa se está convirtiendo en un complemento esencial de la RA. – Enriquecimiento o alteración de la información. El diseño de recursos de RA que despliegan capas de información digital sobre la realidad física sin suponer un enriquecimiento semántico o intencional de la información derivada de la percepción de la realidad física es realidad aumentada, aunque solo desde el punto de vista técnico: aunque aumentamos la cantidad de información de la pantalla, no aportamos realmente información añadida a la percepción de la realidad física. A veces, según el concepto de Hughes, Fuchs y Nannypieri (2011), la intención no es aumentar la percepción de la realidad sino crear un entorno artificial que puede suponer una alteración de la realidad física más que un aumento coherente de la información. Creemos que el hecho de que la construcción de la realidad mixta tenga una intención de incremento informativo es una característica significativa, sobre todo en el campo de la formación: se debe restar esterilidad al calificativo “aumentada”. El ejemplo siguiente ilustra mejor lo que se quiere decir. Mientras que en la figura 1.2 la visualización de la molécula de amoniaco se vincula a un marcador que contiene su fórmula, en la figura 1.3 este mismo marcador activaría la visualización de un caracol. La figura 1.3, por tanto, muestra algo que es RA solo desde el punto de vista técnico ya que no enriquece coherentemente la información contenida en el componente físico. 20

Figura 1.2. Enriquecimiento de la información.

Figura 1.3. Enriquecimiento incoherente. No obstante, una intencionalidad lúdica puede llevar a crear RA sin enriquecimiento pero que supone una alteración, como puede observarse en el ejemplo de ARfaces (figura 1.4):

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Figura 1.4. Alteración (https://play.google.com/store/apps/details?id=com.dacorp.arface). O bien con un fin instrumental, como ocurre con la aplicación que permite observar un objeto físico (una pared) con una de sus cualidades cambiadas (el color). Una de estas aplicaciones, que se vale de esta capacidad de alteración de la realidad para mostrar a un pintor cómo será el resultado del trabajo antes de realizarlo, se denomina Alba Visualizer.

Figura 1.5. Alteración (http://tn.com.ar/tecno/recomendados/como-queda-ese-color-en-lapared-un-app-te-adelanta-el-nuevo-look_518428).

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Al hilo de esto último, quisiéramos hacer una precisión con respecto a todas estas propiedades. Dado que los recursos de RA que se pueden crear son diversos y visto lo que ofrecen el mercado de aplicaciones y la red, se puede llegar a la conclusión de que la presencia de estas propiedades se encuentra en diferente grado. Así, hay aplicaciones como Layar, que vincula información a lugares identificados por las coordenadas GPS, en las que la propiedad de integración coherente proporcionada por el alineamiento 3D es insignificante, mientras que poseen en un grado muy alto la propiedad de enriquecer significativamente la realidad física. En otros recursos, como en el de Maese Rodrigo Fernández de Santaella (ver http://realidadaumentada.us.es), la propiedad de interacción es insignificante mientras que su condición de realidad mixta o de enriquecimiento significativo de la información es muy potente. En definitiva, en la red, en el mercado y en la literatura relacionada, cuando se habla de RA se maneja un concepto flexible, sin la exigida presencia de todas estas propiedades. Sin embargo, para aplicar con propiedad este término al resultado de una tecnología determinada, se deben encontrar en ella las tres primeras (realidad mixta, integración coherente y diversidad de la capa de información digital) y el resto de estas propiedades al menos en potencia (posibilidad de interacción y enriquecimiento de la información).

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2 Tipos de realidad aumentada Es necesario aclarar que cuando se habla de RA se está señalando un fenómeno que se experimenta gracias a la combinación de tres componentes: real, virtual y programación.

Figura 2.1. Componentes de la RA. En la figura 2.1 se muestra un esquema de orientación del trabajo para nuestro equipo del proyecto RAUS (Realidad Aumentada Universidad de Sevilla) que resume los componentes de la RA e indica los tipos de contenido: el componente físico o real, el componente digital o virtual, y la interacción entre ellos y entre estos y el usuario, determinada por la programación. La primera tipología se basa en distinguir tipos de RA en relación con las características del componente real o físico. La segunda distingue tipos según las características de su componente virtual. La tercera es una taxonomía funcional, es decir, define tipos de acuerdo a la funcionalidad del entorno de RA.

2.1. Tipos de realidad aumentada de acuerdo con el 25

componente físico El componente físico que activa la información digital se denomina también marcador, activador o trackable. Según sea este, se habla de distintos niveles de RA, que se describen a continuación.

A) Nivel 1 de RA: un patrón artificial en blanco y negro También podría ser un patrón en color aunque la tecnología de tracking responde a la escala de grises. La similitud de su aspecto con el código QR (quick response code, o código de respuesta rápida) podría llevar a considerar que la inclusión de estos últimos con la propiedad de activar el navegador hacia unos contenidos ubicados en una web supone una manera de construir RA, pero el hecho de que el resultado no se integre con el componente físico implica que carece de la consideración de realidad mixta, una de las propiedades básicas de la RA. Por otra parte, técnicamente el funcionamiento de un código QR y el de un patrón visual estructurado es muy diferente: – Un código QR es un módulo útil para almacenar información (texto o datos en bruto) en una matriz de puntos o código de barras bidimensional. Cuando este texto toma la forma de una URL (Uniform Resource Locator), el dispositivo lector con conexión a internet puede activar su programa determinado para ir a esa URL (Internet Explorer, Mozilla Firefox, Safari, etc.).

Figura 2.2. Código QR.

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Figura 2.3. Marcador para ARToolKit.

Figura 2.4. Marcador para Junaio. – En los patrones visuales de RA no hay datos codificados para ser leídos sino que el patrón es así para ser detectado fácilmente gracias a su alto contraste, y así servir de referencia geométrica donde anclar la entidad virtual. Suelen consistir en marcas cuadradas o circulares, diferentes según el sistema de tracking empleado.

B) Nivel 2 de RA: una imagen Dentro de este tipo hay varias posibilidades: 1. Una imagen. 2. Una imagen extendida o panorámica. 3. Un rostro.

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Figura 2.5. RA de nivel 2. Es lo que se conoce como tracking sin marcas. Se emplean características naturales de la imagen fácilmente detectables, por lo que han de contar con ciertas cualidades. Estas son las recomendaciones de Metaio: Usar un patrón altamente estructurado, o sea, que tenga muchas zonas de diferente color, bordes definidos y alto contraste. Los colores son considerados como zonas grises de diferente luminosidad. El patrón debe tener unas dimensiones comunes: cuadrado o rectángulo en formato 3:2 o 4:3. El texto y las zonas planas sombreadas por lo general dificultan la detección. Si alrededor hay zonas planas sombreadas, cortar una zona de la imagen altamente estructurada para que sirva de patrón. Asegurarse de que no es demasiado oscura y de que no hay puntos reflectantes. Puede usarse una imagen procedente de una panorámica, de modo que una habitación u otro entorno activen la entidad digital. Las caras tienen una estructura determinada que los distintos sistemas de RA están esforzándose por detectar. Se han logrado avances usando RGB-D. En la imagen en color, cada píxel contiene tres componentes (o subpíxeles): rojo, verde y azul. Las mezclas, en diferente proporción, de estos tres colores dan el color final del píxel. En el mapa de profundidad, cada píxel contiene una medida de distancia. El conjunto de imagen de color + mapa de profundidad se conoce como imagen RGB-D (red, green, blue, distance). La imagen RGB-D permite crear una representación 3D de la escena más completa que la que se 28

consigue con un mapa de profundidad ya que, además de saber dónde está cada punto percibido en el espacio 3D, una imagen RGB-D también indica de qué color es dicho punto. Así, a partir de una imagen RGB-D se puede reconocer una cara, que en realidad no se trata de una imagen plana pero dado que es imagen lo que se reconoce la clasificamos en este nivel, aunque bien podría estar en el siguiente.

C) Nivel 3 de RA: una entidad 3D 1. Un objeto 3D. 2. Un entorno 3D. La realidad física tiene tres dimensiones. Por tanto, cabe decir que la entidad virtual que mejor compondría con esta una realidad mixta es un objeto o un escenario 3D. Para ello, necesitamos el modo de definir un archivo de tracking que contenga los puntos definitorios de su geometría 3D.

Figura 2.6. RA de nivel 3.

D) Nivel 4 de RA: un punto del planeta determinado por sus coordenadas GPS GPS son las siglas de Global Positioning System, un sistema constituido por 24 satélites que utiliza la triangulación para determinar en todo el globo la posición del usuario. Vinculada a esas coordenadas, podemos asociar información diversa, que configura el planeta como un conjunto de POI (puntos de interés).

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Figura 2.7. RA de nivel 4.

E) Nivel 5 de RA: la huella termal Recientemente, la compañía Metaio (www.metaio.com), con sede en Múnich, presentó una tecnología capaz de vincular entidades virtuales a la huella de calor que los dedos del usuario dejan en una superficie. Esto se consigue con un sistema de dos cámaras, de las cuales una capta la huella termal. El Thermal Touch de Metaio capta las diferencias de temperatura, registra con precisión el rastro de calor que dejan nuestros dedos al tocar una superficie y puede combinar con este rastro la aparición de información digital interactiva. Aunque se pueden poner algunas pegas al invento (sobre todo en latitudes donde los 37 °C son frecuentes), desde el punto de vista conceptual este prototipo de Metaio parece introducir un nuevo componente de la realidad al que vincular la RA, y donde funcione con éxito, y puede ser un avance significativo para transformar el mundo en una plataforma informática de operación y potenciar las posibilidades de aplicación de la RA en todos los campos.

2.2. Tipos de realidad aumentada de acuerdo con el componente virtual Según el tipo de contenido digital vinculado, se pueden encontrar realidades mixtas que integran 3D (natural, artificial, dicom), vídeo (con fondo y vídeo alpha), texto, imágenes planas (texto o 360°) y audio. Pueden concebirse aplicaciones cuyo contenido digital no sea más que un mero salto a determinadas URL (específicas o de Youtube y redes 30

sociales). Aunque estos últimos también pueden ser considerados objetos (o resources, siguiendo la nomenclatura del lenguaje informático) activados por un elemento de la realidad física, corresponden más bien al componente “programación”, y al no caber una percepción de estos sobre el campo natural, debemos considerar que no constituyen por sí solos RA. Es decir, con el término “componente virtual” se quiere hacer referencia a unos objetos digitales perceptibles. La programación que afecta a estas entidades digitales para obtener la interacción entre ellas y entre estas y el usuario pertenece a un tercer componente de estas realidades. Según la naturaleza del componente virtual, se puede hablar de cinco tipos: RA basada en imagen, RA basada en 3D, RA basada en vídeo y RA basada en audio, así como de los tipos de RA que combinan varios de estos componentes u objetos virtuales. RA basadas en imagen. Imágenes que suelen ser mapas de bits, como png o jpg, como por ejemplo las de las figuras 1.4 o 2.5. Un caso especial son las imágenes panorámicas en 360° que dan al usuario la impresión de estar dentro de una estancia o paisaje (podría decirse que este tipo de recursos por sí solos no son RA, al no mezclarse con la realidad física del momento, aunque sí pueden servir como ejemplo de realidad imposible, según la taxonomía de Hughes, Fuchs y Nannypieri (2011), explicada en el subapartado siguiente). A veces, los “textos” admitidos son realmente imágenes, como en el caso de la figura 2.6. Como puede verse también en esta figura, las imágenes acusan la perspectiva desde la que está hecha la foto, lo que indica que, aunque se trate de objetos 2D, están ubicados en las coordenadas 3D del objeto real (la Giralda de la catedral de Sevilla). Con respecto a la imagen, se debe señalar también que si esta tiene zonas transparentes resulta más fácilmente integrable con la realidad física. Por tanto, el formato png, que admite el canal con información de opacidad (canal alpha), es más versátil que el jpg. RA basadas en 3D – Estática: en formato wavefront (.obj), correspondiente a mallas de superficies poligonales recubiertas con una textura y que pueden ser: Naturales: procedentes de objetos reales, por medio de escaneado. Artificiales: creadas desde cero, procedentes de CAD o de exportación de softwares específicos (por ejemplo, de archivos .hin propios de softwares como Chemlab, que reproduce estructuras moleculares). Dicom: como resultado de tecnologías de visualización de imágenes médicas. Por ejemplo, tenemos la posibilidad de generar un modelo 3D de un órgano vivo a partir del tratamiento de las sucesivas imágenes de una TAC (tomografía axial computarizada). – Animada: los formatos fbx y md2 son admisibles. El capítulo 4 se extenderá 31

más al respecto.

Figura 2.8. Objeto 3D artificial. Nivel 1.

Figura 2.9. Objeto 3D natural. Nivel 2. RA basadas en vídeo. Los formatos más adecuados son mp4 y 3g2. El primero es mejor para vídeos a pantalla completa que, como consecuencia, ocultarán el escenario real y perjudicarán la experiencia de realidad mixta. Por tanto, el formato 3g2, que admite canal alpha y, por lo tanto, la posibilidad de hacer transparente su fondo, es más adecuado. También en caso de integrar un vídeo no transparente sobre el componente real es mejor este formato. En las figuras 2.10 y 2.11 se muestran unas imágenes de vídeo integrado no transparente y de RA con vídeo alpha. Si las fotografías no le permiten hacerse bien a la idea, le 32

remitimos a la página web http://realidadaumentada.us.es, donde encontrará los vídeos correspondientes. Cuando lo que vemos es una animación 2D, y por tanto no procede de la grabación de un suceso real sino que está generado a partir de una imagen sintética, también lo consideramos vídeo, pues desde el punto de vista de su caracterización como objeto digital se trata del mismo tipo de archivo.

Figura 2.10. Vídeo integrado, no alpha. Nivel 2.

Figura 2.11. Objeto 3D artificial y vídeo alpha. Nivel 1. 33

RA basadas en audio. Formatos comprimidos como el mp3 son los más idóneos. El audio es útil para incorporar explicaciones con fines turísticos, publicitarios o formativos, activadas con la detección del elemento de la realidad que se pretende “aumentar”. Un ejemplo es el que ofrece Woices. Este recurso Woices (http://woices.com) permite crear, compartir y también escuchar grabaciones de audio que se pueden enlazar a una localización geográfica que puede compartirse. Puede ofrecer unas amplias posibilidades como material didáctico. El funcionamiento es muy sencillo. La persona puede dejar palabras grabadas en un lugar determinado y después estas podrán ser escuchadas por los demás al detectar con la aplicación la vinculación del audio al lugar. De este modo, el objetivo final es crear lo que se denomina “ecosfera”, es decir, una nueva capa de información en formato audio asociada a puntos del planeta. Estos ecos pueden contener varias informaciones sobre distintas temáticas, como por ejemplo historias, vivencias, curiosidades, consejos... relacionadas con el lugar al que se vinculan. Otra aplicación basada en audio, pero con otro propósito, es la presentada en noviembre de 2013 por una empresa española llamada Quality Objects: un prototipo de gafas de RA para personas con ceguera o con visibilidad reducida que convierten los obstáculos en “sonidos tridimensionales”, con las que sus creadores pretenden complementar o incluso “sustituir” otros métodos de ayuda como el bastón o el perro guía. Estas gafas (llamadas “Retriever”), conectadas a un teléfono inteligente Android, emitirán sonidos a distintos tonos y con diversas frecuencias para avisar a quien las lleva de la situación de los obstáculos y la distancia a la que están situados. Para ello, las lentes incluyen sensores parecidos a los que utilizan los coches modernos para ayudar a aparcar, mediante una “imagen sonora tridimensional”, e incorporan giroscopio, brújula y GPS para guiar al invidente. No solo se sirven del audio para guiar a la persona hasta una ubicación concreta, sino también para detectar muebles y escalones, evitar ramas a la altura de la cabeza, esquivar obstáculos como farolas o árboles y caminar en paralelo a una pared, de forma parecida a como lo hace un murciélago en la oscuridad. RA multimedia. Objetos virtuales de diferente formato se combinan en el mismo escenario, como por ejemplo los que se muestran en la figura 2.11, que combina un objeto 3D con un vídeo alpha, es decir, dotado de transparencia.

2.3. Tipos de realidad aumentada de acuerdo a su funcionalidad Como se comentó anteriormente en la parte dedicada a la aclaración del concepto, hay autores que han enfatizado el propósito de un entorno de RA por encima de otras 34

características. Esto supone manejar una definición más extensa de la RA que la que se ha adoptado aquí, ya que se ha señalado como definitorio que el resultado sea un enriquecimiento o alteración del campo natural gracias a la información que se adhiere a esta, sin profundizar más en la funcionalidad que lleva a crear el entorno R. También se ha indicado la naturaleza digital de uno de sus componentes. Como parece que estos autores parten de una pura derivación teórica, enuncian como resultado determinadas realidades híbridas que no tendrían todas las propiedades apuntadas (como la realidad documentada). Su clasificación hubiera sido diferente si por el contrario se hubiera partido de estudiar qué es lo que se encuentra habitualmente en la realidad del mercado y la literatura para elaborar su clasificación. Aunque algunos de sus subtipos no encajarían en la definición que encabeza el apartado 1.2, no obstante, para ser correctos con la mención al trabajo de estos autores, se explicarán brevemente todos los subtipos. De acuerdo con Hughes, Fuchs y Nannypieri (2011), el entorno de RA puede ir orientado a aumentar la percepción o a crear un entorno artificial. a) Funcionalidad: percepción aumentada. Destaca el hecho de que la RA constituye una herramienta para la toma de decisiones. Proporciona información que permite una mejor comprensión de la realidad, lo que tiene como fin último optimizar nuestra acción sobre esta. La funcionalidad de aumentar la percepción de la realidad puede ser dividida en cinco subfuncionalidades: 1. Realidad documentada y virtualidad documentada. El primer caso se refiere, por ejemplo, a un mueble y a su manual de instrucciones para montarlo. En el segundo, se refiere por ejemplo a un cuadro sinóptico de un proceso industrial en el que se incorporan ventanas que muestran partes del proceso en tiempo real, sin que esto constituya un entorno virtual, sino solo un conjunto de imágenes ilustrativas. Esta subfuncionalidad simplemente hace hincapié en realidades mixtas en las que la EV y la IR residen en las pantallas de diferente naturaleza o ubicación. 2. Realidad con percepción o comprensión aumentadas. Esta subfuncionalidad hace hincapié en que la VE y la IR residen en la misma pantalla. Distingue dos niveles.

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Figura 2.12. Taxonomía funcional de Hughes, Fuchs y Nannypieri. – Primero: realidad con comprensión aumentada. La comprensión de las imágenes reales se aumenta incrustando información semántica pasiva más o menos cerca del objeto real (títulos, claves, símbolos...). – Segundo: realidad con visibilidad aumentada. Se trata de mejorar la claridad del objeto real destacando sus contornos externos o su estructura geométrica alámbrica. Por ejemplo, para la calibración de una cámara. 3. Asociación perceptual de lo real y lo virtual. Nuevos objetos virtuales se añaden a la escena real. Dos niveles: – Primero: incrustación de objetos virtuales en imágenes reales. Mera superposición. – Segundo: integración de objetos virtuales en imágenes reales. Es lo que posibilitan las técnicas de oclusión geométrica. Hay una integración 3D de modo que el objeto real tapa el virtual.

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Figura 2.13. Incrustación por superposición.

Figura 2.14. Incrustación por integración (https://www.youtube.com/watch? v=b7I7JuQXttw). 4. Asociación comportamental de lo real y lo virtual. Esta funcionalidad define interacciones geométricas y físicas entre los objetos reales y virtuales, como dotar de sensación de gravedad a un objeto virtual, como por ejemplo en el caso de una pelota virtual golpeada por lo real o en el 37

caso de la figura 2.14, donde además de la integración se aprecia que el objeto real (la mano) mueve el virtual (el peón). 5. Sustitución de lo real por lo virtual o realidad virtualizada. Si se conoce el modelo geométrico que define la escena real que se observa y se reemplaza alternativamente esta escena real por la imagen sintética del modelo, desde el mismo punto de vista, se aumentará la comprensión de este entorno. Esto lo denominan estos autores “realidad virtualizada”. b) Funcionalidad: la creación de un entorno artificial. Desde la teoría bergsoniana de la percepción, toda nuestra actividad, incluida la más especulativa (pensar, modelar...), está orientada a la acción. Parece que una habilidad humana que parcialmente escapa a esta ley puede ser la imaginación. Puede afirmarse que la producción de ciertas imágenes mentales no sirve a un objetivo práctico, o sea, que no se han imaginado con efectos deliberados sobre nuestra percepción o acción posibles sobre el mundo. La RA es capaz de producir entornos sin consecuencias prácticas, presentando realidades de cómo podría ser algo en el futuro o incluso de imposible realidad. Se distinguen tres subfuncionalidades. 1. Imaginar la realidad que podría ser en el futuro asociando lo real con lo virtual. Como incrustar muebles virtuales en una habitación real, para imaginar cómo quedarían (nivel 1). Y también la combinación inversa: es decir, integrar en un ambiente virtual objetos reales (nivel 2). En cada uno de ellos, los autores señalan, además, dos subniveles: con oclusión y sin oclusión. 2. Imaginar la realidad que fuera en un pasado asociando lo real con lo virtual. Asociando objetos virtuales que representan lo que ya no existe en un entorno real (nivel 1) u objetos reales existentes en un entorno que ya no existe y, por tanto, ha sido creado digitalmente (nivel 2). En cada uno de ellos, los autores indican además, dos subniveles: con oclusión y sin oclusión. Un ejemplo de esto lo ofrece la empresa sevillana Past View, que mediante unas gafas específicas permite experimentar la Hispalis romana o la Isbilya musulmana. Con ellas puede verse cómo eran los edificios, los comercios, las calles, las plazas e incluso interactuar con los personajes de este periodo, que te guían y muestran todos los detalles de lo que vas viendo. Un sistema GPS te mantiene permanentemente geolocalizado.

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Figura 2.15. Past View. Inmersión en un entorno del pasado (https://www.youtube.com/watch?v=nuc3rBhXXwk&t=67). 3. Imaginar una realidad imposible. Esto implica enfatizar al máximo que el objetivo no es la comprensión de la realidad ni aumentar su percepción, sino la creación de una realidad mixta imposible con un fin artístico, lúdico o estético. Se refiere a realidades mixtas donde una información virtual se combina incoherentemente con algo real (como en la figura 1.3, que mostraba un caracol deslizándose sobre la fórmula del metano) o ejemplos puestos por estos autores como el de una aplicación llamada Wiimote, que muestra como divertimento una vista de EE. UU. a través de una ventana situada en París. Para ello se vale de un sensor infrarrojo ubicado en la cabeza del observador de modo que cuando se mueve por la habitación cambia también el punto de vista de lo que puede verse a través de la ventana, consiguiendo reforzar la ilusión de que se encuentra en Nueva York. Como otro ejemplo de esta funcionalidad, se puede señalar también la experiencia a la que somete Pepsi a los usuarios de una parada de autobús muy especial, como ilustra la figura 2.16 y que puede verse completa en la web que aparece en la misma.

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Figura 2.16. Una realidad imposible (https://www.youtube.com/watch? feature=player_embedded&v=Go9rf9GmYpM). Otro ejemplo de realidad artificial imposible puede ser la obtenida gracias a imágenes panorámicas en 360°, que ofrecen al usuario la impresión de que se encuentran inmersos en un entorno en el que en realidad no están y en el que no pueden estar (como en el interior imaginario y sintético de la tumba de Tutankamón, que puede experimentarse en una RA realizada para la revista alemana Welt der Wunder).

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3 La construcción de recursos de realidad aumentada (I) 3.1. Aspectos técnicos de su funcionamiento Antes de entrar a describir el software, el hardware o las técnicas que pueden emplearse para construir los componentes virtuales de la RA, es necesario explicar algunos aspectos técnicos que subyacen a su funcionamiento, es decir, analizar los requisitos técnicos de los dispositivos capaces de reproducir RA así como las especificidades del lenguaje informático con el que se elabora su programación.

3.1.1. Requisitos técnicos de los dispositivos Las características que ha de tener un dispositivo para permitir la experiencia de uso de un entorno RA son las siguientes: 1. Posibilidad de ejecución y descarga de aplicaciones, puesto que las experiencias RA suponen la ejecución de un programa específico o de un navegador de RA (p. ej.: Layar o Junaio). 2. Sensores de posición (acelerómetro y giroscopio), puesto que los objetos de la capa virtual están alineados en las coordinadas 3D y estos sensores detectan la posición del aparato, lo cual puede ser necesario para ciertas interacciones. 3. Posicionamiento GPS (Global Positioning System o sistema de posicionamiento global), conexión a un sistema constituido por 24 satélites que utiliza la triangulación para determinar en todo el globo la posición del usuario, lo cual es fundamental cuando el marcador son estas coordenadas (nivel 4). 4. Posibilidad de reproducción de audio y vídeo, ya que la información de la capa digital puede requerirlo. 5. Conexión a la red, porque los recursos del componente virtual a veces se descargan bajo demanda de un servidor e incluso también el archivo de rastreo (tracking). 6. Cámara, que es la principal entrada de datos, ya que los marcadores o 42

trackables son visuales (excepto los de nivel 4). 7. Pantalla táctil, que aumenta las posibilidades de interacción táctil con los objetos de la capa virtual: arrastrar, rotar, aumentar, disminuir. Estas características y capacidades pueden encontrarse hoy en día en dispositivos personales como teléfonos inteligentes, tabletas, consolas de videojuegos y wearables como gafas especiales (Google Glass, Epson Moverio, Vuzix, Metapro, Infinity, etc.), así como en dispositivos específicamente pensados para ello (HMD como el Oculus Rift, probadores virtuales, visores turísticos o en museos). Mientras que los primeros tienen un propósito general, estos últimos suelen servir para ejecutar aplicaciones RA específicas y por ello carecen de algunas de las funcionalidades citadas (como el GPS o el acelerómetro). También hay algunas experiencias que se apoyan en pantallas situadas en espacios públicos (montaje de Appshaker para National Geographic, que se puede ver en http://realidadaumentada.us.es o para la Comic Con, en https://www.youtube.com/watch?v=uw6zKjSy_Bo&feature=player_detailpage), en la ventana de un tren o en la parada de un autobús, pero por su singularidad y propósito no constituyen dispositivos de una posible aplicación formativa. Los teléfonos inteligentes y las tabletas son los dispositivos más adecuados para utilizarse como recurso de RA orientado al estudio. Esto es así por dos razones: – Están plenamente extendidos entre los estudiantes. – Pueden reunir todas las funcionalidades apuntadas antes. Un ordenador personal dotado de webcam también puede ser un medio con el que experimentar un recurso de RA, pero su carencia de sensores, de GPS y, fundamentalmente, la menor portabilidad y posibilidad de manipulación táctil de las entidades virtuales le restan idoneidad. No obstante, la posibilidad de incorporar periféricos de detección de gestos (cámaras RGB-D, detectores basados en infrarrojos como Microsoft Kinect o Asus Primesense) así como de manejo táctil de la pantalla, propia de algunos modelos de última generación, pueden convertirlo en un buen aliado del estudio.

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Figura 3.1. Dispositivos capaces de generar experiencias RA. Destaquemos este hecho: se habla en todos los casos de dispositivos que captan la realidad y que, en función de lo que captan, ofrecen una respuesta, normalmente visual y manipulable, integrada en esa realidad. Es decir, se trata de máquinas con capacidad de procesamiento de la información visual percibida. Pero, ¿cómo se consigue el efecto de que la máquina perciba y reaccione? Dicho de otro modo, ¿en qué lenguaje informático se expresa el código en que se construyen estos recursos? ¿Qué arquitectura de archivos y sistemas está detrás de este efecto? Sin ánimo de ser exhaustivos, se ofrece en el subapartado siguiente una descripción de la programación que responde a estas preguntas.

3.1.2. El lenguaje de programación Hay varios lenguajes en los que se programan las aplicaciones de RA, fundamentalmente JAVA, C++ y Objective C, que son los más usuales en el desarrollo de aplicaciones móviles. Pero recientemente ha habido intentos de desarrollar modelos de lenguajes basados en marcas con el fin de hacerlos más ejecutables en entornos web. Se trata de proyectos como los de los coreanos Sangchul Ahn, Heedong Ko y Byounghyun Yoo (2014), que proponen que la estructura que contiene el mundo físico y las entidades virtuales se represente como elementos de un DOM (Document Object Model –“modelo de objetos del documento” o “modelo en objetos para la representación de documentos”, 44

que es esencialmente una interfaz de programación de aplicaciones o de API, como se conocen tradicionalmente) y que los comportamientos e interacciones con el usuario se controlen referenciando eventos de ese DOM mediante un URI (Uniform Resource Identificator). Por ejemplo, un URI es un documento en una web: http://ra.sav.us.es/index.php, y un evento sería poner el puntero del ratón sobre algo: OnMouseover; puede programarse que OnMouseOver se “vaya” a esa web. Dicho en otros términos, es una cadena de caracteres que identifica los recursos de una red de forma unívoca y los diferencia respecto a las URL en las que se hace referencia a esos recursos). Es la filosofía que subyace al HTML 5, que es el estándar de lenguaje basado en marcas para el ecosistema web dirigido a todas las plataformas y que vino a cubrir la necesidad de que los contenidos web fueran experimentados correctamente en dispositivos móviles. En tanto se extiende y se desarrolla esta propuesta, otras aproximaciones basadas en HTML 5 han cubierto las necesidades de un lenguaje para el ecosistema web: AREL, ARML 1.0, KARML, ARML 2.0, Layar JSON y ARchitect. Explicarlos todos excedería en mucho el propósito de este libro, por lo que se tratará extensamente el AREL, desarrollado por Metaio, de forma que el lector ajeno a la programación informática pueda entender el funcionamiento de lo que procesa un dispositivo cuando ejecuta una aplicación de RA. Y, ¿por qué precisamente AREL? En mayo de 2015 esta compañía fue adquirida por Apple. Quizá los nuevos dispositivos que lancen al mercado los de Cupertino sean visualizadores de realidad aumentada basados en el funcionamiento descrito a continuación (en la fecha en que se escribe esto, el último dispositivo de Apple es el iPhone 6s, que carece de esta capacidad). AREL (Augmented Reality Experience Language) funciona gracias a una combinación de código javascript y una definición de los objetos basados en un documento XML (Extended Markup Language). Como ante un website, una experiencia RA basada en AREL consiste en una parte estática, AREL XML, que tiene el contenido definido y sus enlaces a la ubicación de estos, y una parte dinámica, AREL JavaScript, que define las interacciones y los comportamientos sobre la escena.

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Figura 3.2. Cómo funciona AREL (https://my.metaio.com/dev/arel/). AREL emplea los siguientes componentes: – La parte XML (index.xml) define el contenido estático que debe cargarse, como el archivo que contiene el tracking (TrackingData.zip), el que contiene la capa html (index.html), los modelos 3D o los vídeos (en la carpeta resources, como por ejemplo un archivo de vídeo 3g2). También define sus propiedades iniciales, como su tamaño, sus coordenadas de posición, etc. En la figura 3.3 se puede ver un ejemplo:

Figura 3.3. Porción de código de index.xml. – El archivo TrackingData.zip contiene la información propia del marcador. – La capa HTML 5 (index.html) provee el interfaz gráfico del usuario que interactúa con el Metaio SDK (kit de desarrollo de software) gracias al Javascript Bridge (definido en arel.js). 46

En la figura 3.4 se puede ver un ejemplo:

Figura 3.4. Porción de código de index.html. – Y el archivo logic.js alberga el contenido dinámico, es decir, la definición de funciones y los eventos que las desencadenan propiciando la interacción que el programador haya decidido. Como ejemplo, en la figura siguiente vemos que la aparición de un vídeo a pantalla completa (fullscreenVideo1.display) se produce cuando se toca un botón (button1.onTouchStarted) que, además, provoca que otro objeto de vídeo finalice (video1.stop)

Figura 3.5. Comportamientos definidos en logic.js. – Los archivos ubicados en la carpeta resources corresponden a los objetos que conforman la capa digital o componente virtual, los cuales son solicitados por la aplicación específica para combinarse con la realidad física (o por navegadores de RA generales como Junaio o Layar). ¿Cómo se pueden construir estos objetos? A responder a esta pregunta se dedicarán los siguientes apartados del capítulo, si bien se obviarán aquellos objetos virtuales más corrientes (como una imagen o un vídeo) y se describirán los aspectos de la construcción de objetos virtuales más propios de los entornos RA: los vídeos transparentes o alpha, los 47

modelos y animaciones 3D y las imágenes panorámicas de 360°.

3.2. La construcción del vídeo alpha En computación gráfica, el canal alpha es donde se define la opacidad de un píxel en una imagen. Se emplea como una máscara de transparencia que permite, de forma virtual, componer imágenes o fondos opacos con imágenes con un cierto grado de transparencia. En RA, dado que el fondo suele ser real, son más integrables la imagen y el vídeo que carecen de fondo, y otorgan un mayor grado de realismo. La imagen digital está formada por píxeles. En las imágenes de mapa de bits, o en los dispositivos gráficos, cada píxel se codifica mediante un conjunto de bits de longitud determinada (es la llamada profundidad de color); por ejemplo, puede codificarse un píxel con un byte (8 bits), de manera que cada píxel admite hasta 256 variaciones de color (28 posibilidades binarias), de 0 a 255. En las imágenes llamadas de color verdadero, normalmente se usan tres bytes (24 bits) para definir el color de un píxel; es decir, en total se pueden representar 224 colores, esto es, 16.777.216 variaciones de color que corresponden a distintos valores de combinación de tres colores básicos: rojo, verde y azul. Una imagen RGB totalmente roja estaría representada por los valores RGB siguientes: 255, 0, 0. Una imagen en la que se utilicen 32 bits para representar un píxel tiene la misma cantidad de colores que la de 24 bits, pero los otros 8 bits se usan para el canal alpha. Por tanto, puede haber de 0 a 255 grados de transparencia. Se dice que las imágenes que admiten esto están representadas en RGBA (red, green, blue, alpha). No todos los formatos de imagen admiten 32 bits, lo que significa que no todos pueden tener transparencia. El conocido formato jpg, de mapa de bits de imagen fija, no admite el canal alpha. El formato png sí, por lo que es el más recomendado para la World Wide Web y también para la RA, dado su poco “peso” y su mucha información. En el vídeo ocurre de forma análoga, ya que un vídeo es básicamente una composición tridimensional de píxeles de color. Tridimensional en el sentido de que contiene datos donde dos dimensiones representan direcciones espaciales de las imágenes en movimiento (horizontal y vertical) y otra dimensión representa el tiempo. Una capa de datos donde se asignan todos los píxeles que corresponden a un solo momento en el tiempo es, básicamente, lo mismo que una imagen estática. Sin embargo, y obviando por ahora que el vídeo suele ir acompañado de audio, las necesidades de compresión de datos en vídeo digital vienen exigidas por las limitaciones del ancho de banda, y se obtiene dependiendo fundamentalmente del códec. La compresión de vídeo opera típicamente en grupos cuadriculados de píxeles vecinos, a veces llamados macrobloques. Estos grupos o bloques de píxeles son comparados con el fotograma siguiente y el códec de compresión de vídeo envía solo las diferencias dentro de esos bloques. Esto es la base del funcionamiento del códec de compresión MPEG, que es el tipo más usual en la transmisión de vídeo digital. 48

En telefonía móvil y en internet, hay códecs (codificadores-decodificadores) y formatos con mejor rendimiento que otros. En el caso de los vídeos que forman parte de una experiencia RA, hay que tener en cuenta que para su descarga se va a usar normalmente una red 3G y que debe ser posible manipular el valor de su canal alpha para obtener la transparencia. El formato más adecuado para ello es el 3G2, pero hay que cuidar también otros parámetros: Los parámetros más adecuados de codificación y conversión serían: Compresión de vídeo: MPEG4 códec dentro de contenedor 3G2. Estándar de codificación H.263. Resolución: recomendado como mínimo 176 × 144 px @ 20 fps (288 kbps). Dispositivos con un procesador potente (como los de doble núcleo o más) admitirán mejores resoluciones. Pero es conveniente respetar los formatos de imagen apropiados para H.263.

Figura 3.6. Formatos de imagen para H.263. Compresión de audio: AAC LC. Resolución de audio: mínimo 22.050 kHz Stereo (48 kbps). Como en el caso del vídeo, mejores procesadores admitirán más. Aspecto (ratio): la geometría ha de tener el mismo aspecto que el vídeo codificado. Hay conversores de escritorio gratuitos como Super o ffmpeg, y conversores online (http://video.online-convert.com/convert-to-3g2) que pueden lograr estos resultados. Pero en caso de que el vídeo tenga además canal alpha, primero es necesaria la intervención de otras técnicas. Tras la grabación con una cámara convencional, el formato de salida no suele contar con canal alpha, por lo que se impone la transformación a un tipo que lo admita. El recomendado es Flash Video (.flv) por su bajo peso y su codificación original en H.263 49

(aunque ya puede encontrarse codificado en H.264, más propio del vídeo para móvil, que originalmente usaba este estándar aunque con la variante de Sorenson-Spark). Este resultado puede obtenerse mediante postproducción con algún software como Adobe After Effects. Concretamente, se puede obtener el vídeo con fondo transparente mediante la aplicación de una de estas dos técnicas: chroma key mediante key light o rotoscopia mediante rotobrush.

A) Key light Es un plug-in desarrollado por Foundry para Adobe After Effects 6 que permite conseguir el efecto de eliminar un fondo de color. Este efecto se conoce como chroma key y consiste en sustituir el color verde (normalmente) por el canal alpha, que tras las debidas correcciones veremos en la pantalla de edición como totalmente negro (lo que significa que es completamente transparente). El procedimiento es básicamente como sigue: 1. Se graba al sujeto sobre un fondo verde. 2. Se aplica el efecto de corrección de color y luego de niveles. Corregimos el color de las tomas de pantalla verde para obtener un verde puro que ayudará a eliminar el fondo de manera más fácil. 3. Se aplica la incrustación del efecto key light, usando su interfaz para seleccionar el color verde (el icono de cuentagotas selector de color de ojos “Color de clave”). Si se selecciona la vista canal alpha o mate, la imagen debe convertirse a blanco y negro. Lo negro es lo que va a ser transparente, mientras que la parte blanca de la imagen no lo será. 4. Se aplica el panel de efectos key light para obtener una transparencia perfecta del fondo. Se aconseja variar los parámetros “Tolerancia de color” hasta que el fondo desaparezca y el “Estrechamiento del borde” deslizando la pestaña hacia la izquierda para traer el borde del fondo editado cerca del borde del sujeto. 5. Exportamos la composición como flv con millones de colores + alpha.

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Figura 3.7. El resultado final blanco y negro indica una total transparencia del fondo.

B) Rotobrush Para separar la figura de un fondo complejo, tradicionalmente se usaba una segmentación de la imagen en movimiento en el foreground y de los elementos del background definiendo mates dibujando manualmente curvas Beziers que funcionaban como máscaras en la mayoría de los frames, con alguna interpolación. Esto se conoce como rotoscopia. La herramienta rotobrush proporciona una alternativa más rápida al posibilitar marcar la figura que hay que extraer del fondo de modo que frame a frame siga detectada. El procedimiento consiste en marcar con el pincel de la herramienta la figura en un frame que sirva de estructura base. Una vez que la estructura de base mate sea de nuestro agrado, es el momento para propagar el esquema actual para el resto del metraje. Gracias a esta herramienta, se propaga al resto de los frames, es decir, se copia y se ajusta automáticamente el límite para que coincida con el movimiento del sujeto. El vídeo final necesita ser sometido a un proceso de conversión al formato 3g2 con los parámetros que hemos apuntado anteriormente. Windows representa el archivo final de este modo, lo que indica que el fondo es transparente:

Figura 3.8. Representación de un vídeo con canal alpha.

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Si el lector desea experimentar este efecto, puede conectarse al canal que indica el QR con Junaio y proceder a la detección del marcador que contiene la fórmula:

Figura 3.9. Canal.

Figura 3.10. Marcador.

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4 La construcción de recursos de realidad aumentada (II) 4.1. La construcción del recurso de contenido 3D Como ya se ha descrito anteriormente, la RA es el término que se usa para definir una visión directa o indirecta de un entorno físico del mundo real cuyos elementos se combinan con elementos virtuales para la creación de una realidad mixta en tiempo real. Ahora bien, ¿cómo se pueden construir esos recursos digitales de contenido 3D? ¿Qué procesos, herramientas o software se deben emplear para extraer dicho recurso de un elemento real, existente y, a menudo, cotidiano? A pesar de que en la mayoría de los modelos 3D se utilizan aplicaciones de modelado y animación 3D comunes, que se detallarán a continuación, cada elemento del mundo real debe ser captado, tratado o convertido previamente mediante un software específico. Básicamente se pueden clasificar los recursos digitales de contenido 3D en dos grandes grupos, según su origen: a) Recursos creados a partir de objetos reales, es decir, extraídos de un elemento real (por ejemplo una estatua, un órgano humano, objetos cotidianos como una botella, un grifo, etc.) mediante un sistema de generación de una secuencia de imágenes, ya sea mediante la fotografía múltiple (fotogrametría digital), el escaneado de objetos o de secciones de objetos anatómicos con fines diagnósticos (TAC), o avanzadas técnicas de simulación de modelos 3D a partir de imágenes en 2D (una simple fotografía). b) Recursos creados a partir de un archivo de imagen, generado normalmente por programas de simulación científica o matemática, como por ejemplo Hyperchem.

4.1.1. Extracción de recursos a partir de objetos reales Analicemos más en profundidad las técnicas que se han definido en el primer punto: Fotogrametría digital. La fotogrametría digital es una disciplina que crea modelos en 3D a partir de imágenes 2D, para de esta manera obtener 55

características geométricas de los objetos que representan mediante el uso de relaciones matemáticas establecidas en la geometría proyectiva y la visión estereoscópica que posee de forma natural el ser humano. Ya que las imágenes de los objetos se obtienen por medios fotográficos, la medición se realiza a distancia, sin que exista contacto físico con el objeto. Actualmente es una de las técnicas más usadas para la extracción de objetos. Por tanto, se puede afirmar que el concepto de fotogrametría es medir sobre fotos. Si se trabaja con una foto se puede obtener información en primera instancia de la geometría del objeto, es decir, información bidimensional. Si se trabaja con dos fotos, en la zona común a estas (zona de solapamiento), se puede tener una visión estereoscópica; dicho de otro modo, información tridimensional. Normalmente serán necesarias más de dos fotos para poder extraer el modelo correctamente. No se debe olvidar que cuantas más fotos se hagan, más solapamiento habrá y, por tanto, más información tridimensional se estará obteniendo. Escáner 3D. Un escáner 3D es un dispositivo que analiza un objeto o una escena para reunir datos de su forma y ocasionalmente de su color. La información obtenida se puede usar para construir modelos digitales tridimensionales que se pueden utilizar en una amplia variedad de aplicaciones. El escáner crea una serie de puntos a partir de muestras geométricas en la superficie del objeto. Es entonces cuando, a través de un proceso llamado reconstrucción, esos puntos se usan para extrapolar la forma del objeto. Si la información de color se incluye en cada uno de los puntos, entonces los colores en la superficie del objeto se pueden determinar también. Los escáneres 3D son distintos a las cámaras. Al igual que estas, tienen un campo de visión en forma de cono, pero mientras que una cámara reúne información de color acerca de las superficies dentro de su campo de visión, los escáneres 3D reúnen información acerca de su geometría. El modelo obtenido por un escáner 3D describe la posición en el espacio tridimensional de cada punto analizado. Existen dos tipos de escáneres 3D: los que toman medidas por contacto con el objeto y los que las toman sin contactar con él. Cada tipo tendrá, por supuesto, ventajas e inconvenientes. 1. Escáner de contacto. Los escáneres de contacto miden el objeto mediante contacto físico. Normalmente este tipo de escáneres son muy precisos, aunque son muy lentos comparados con otros tipos de escáneres dado que es necesario capturar una gran nube de puntos y, consecuentemente, mucho trabajo manual. Una desventaja importante de este tipo de escáner es que para medir el objeto necesita entra en contacto con él y, en ocasiones, puede dañar o modificar el objeto si este no es completamente rígido o es muy frágil. 56

2. Escáner sin contacto. Este tipo de escáner mide las dimensiones del objeto sin ningún tipo de contacto con él. Dentro de este tipo de escáneres podemos distinguir dos subtipos: los activos, que emiten luz o algún otro tipo de radiación para detectar su reflejo; y los pasivos, que utilizan la radiación ambiental que se refleja en los objetos para medirlos. Los escáneres activos pueden medir la distancia de los objetos de varias formas. Dos de las más usadas son la medida del tiempo de viaje de la luz y la triangulación, aunque también se pueden encontrar otros tipos, como los que emiten luz estructurada, la holografía conoscópica o la luz modulada. Al igual que con los escáneres activos, en los escáneres pasivos se pueden encontrar varias formas de detectar la radiación reflejada del ambiente: por sistemas estereoscópicos, modelado de silueta o modelado basado en la imagen. Los escáneres estereoscópicos, por ejemplo, utilizan el mismo principio de la fotogrametría comentado anteriormente. Mediante dos escáneres separados horizontalmente, que miran hacia la misma escena u objeto, se analiza la medida de paralaje entre las imágenes generadas por cada uno de los escáneres para determinar la distancia de cada píxel de la imagen. Analizando las diferencias leves entre las imágenes vistas por cada cámara, es posible determinar la distancia de cada punto en las imágenes, de la misma manera que lo hacen los seres humanos, mediante la visión estereoscópica.

Figura 4.1. Visión estereoscópica (www.blog.panasonic.es). Como se indicó anteriormente, el escáner 3D genera una nube de puntos que, a menudo, son bastante inconexos. Normalmente, los programas de tratamiento de objetos 3D no utilizan estos datos directamente, sino que utilizan 57

modelos poligonales, como se verá a continuación. Tomografía axial computarizada (TAC). La tomografía axial computarizada o TAC, también conocida como escáner o TC (tomografía computarizada), es un sistema que, a través del uso de rayos X, permite obtener imágenes radiográficas del objeto en forma de cortes transversales o, si es necesario, en forma de imágenes tridimensionales. El aparato de TC emite un haz colimado de rayos X que incide sobre el objeto que se estudia. La radiación que no ha sido absorbida por el objeto es recogida por los detectores. Luego el emisor del haz, que tenía una orientación determinada (por ejemplo, estrictamente vertical a 90°) cambia su orientación (por ejemplo, haz oblicuo a 95°). Este espectro también es recogido por los detectores. El ordenador suma las imágenes y las promedia. Nuevamente, el emisor cambia su orientación (según el ejemplo, unos 100° de inclinación). Los detectores recogen este nuevo espectro, lo suman a los anteriores y promedian los datos. Esto se repite hasta que el tubo de rayos y los detectores han dado una vuelta completa, momento en el que se dispone de una imagen tomográfica definitiva y fiable. Una vez se ha reconstruido el primer corte, la mesa donde reposa el objeto avanza (o retrocede) una unidad de medida (hasta menos de un milímetro) y el ciclo vuelve a empezar. Así se obtiene un segundo corte (es decir, una segunda imagen tomográfica) que corresponde a un plano situado a una unidad de medida del corte anterior. Esta técnica se usa generalmente para el diagnóstico clínico y genera archivos de formato DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine), que son aquellos con los que generaremos nuestro objeto 3D, usando para ello un software específico, como veremos a continuación.

4.1.2. Reconstrucción y modelado de los objetos 3D El resultado de estos procedimientos de extracción, ya sea una secuencia dinámica de imágenes en formato jpeg, un conjunto de imágenes DICOM o un archivo en formato hin, deberá ser procesado mediante un programa específico que pueda generar un objeto 3D en un formato susceptible de ser visualizado con los principales paquetes de desarrollo de realidad aumentada (Software Development Kit). En muchos casos, el paso más complicado y laborioso cuando se aborda un nuevo proyecto de RA, dentro del ámbito de la realización técnica, es precisamente este, el de encontrar un software específico que transforme nuestro objeto 3D con un formato determinado en un objeto 3D con un formato correcto de visualización.

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Figura 4.2. Construcción del recurso de contenido 3D. Como se reseñó anteriormente, la mayoría de las aplicaciones utilizan modelos 3D poligonales, modelos de superficies NURBS, o modelos CAD. Modelos de malla de polígonos. En una representación poligonal de una forma, una superficie curva es modelada como muchas pequeñas superficies planas. El proceso de transformar la nube de puntos en un polígono tridimensional es lo que llamamos reconstrucción. La reconstrucción implica encontrar puntos adyacentes para unirlos y formar una superficie. Uno de los inconvenientes que presentan estos modelos de malla es que a menudo son muy pesados y difíciles de editar. Modelos de superficies. El siguiente nivel de sofisticación en la modelización implica el uso de un conjunto de pequeñas superficies curvas que unidas entre sí modelan nuestra forma. Estas superficies pueden ser NURBS, T-Splines u otras representaciones de curvas. Estas superficies tienen la ventaja de ser más ligeras y más fácilmente manipulables. Los modelos de superficie son algo más modificables, pero solo en un sentido escultórico de empujar y tirar para deformar la superficie. Esta 59

representación se presta bien al modelado de formas orgánicas o artísticas. Modelos sólidos CAD. El modelado de sólidos CAD (Computer Aided Desing) es una rama del modelado geométrico que pone el énfasis en la aplicabilidad general de modelos, e insiste únicamente en la creación de representaciones completas de objetos físicos sólidos, esto es, representaciones que son adecuadas para la respuesta de preguntas geométricas arbitrarias de manera algorítmica. El modelado de sólidos CAD, al ser totalmente editable, es la representación fundamental de una forma digitalizada desde el punto de vista de la ingeniería y la fabricación. Algunas aplicaciones CAD son, por ejemplo: Catia, Rhino, Geomagic, etcétera. Hay una enorme variedad de programas para realizar esta tarea. A modo de ejemplo, se citan a continuación algunos concretos, basándonos en la diferenciación entre los dos grandes grupos anteriormente descrita. a) Recursos creados a partir de objetos reales: Software para construir un objeto 3D a partir de una secuencia dinámica de imágenes en formato jpeg (fotogrametría digital). – Autodesk 123D Catch. Es una herramienta de modelado 3D creada por Autodesk Inc. Crea modelos en 3D mediante una serie de fotografías tomadas en diferentes ángulos utilizando la fotogrametría. Su funcionamiento es muy sencillo, altamente intuitivo, y aunque existe una versión para descargar e instalar en el ordenador (con Windows), también se puede generar el objeto directamente con la versión web en la que el propio servidor de Autodesk crea el modelo tridimensional. También existe una versión para dispositivos iOS. – 3DF Zephyr. Es un software muy completo y potente creado por 3DFlow S.R.L., que funciona básicamente como el Autodesk 123D Catch, creando modelos 3D a partir de una serie de fotografías. Mucho menos intuitivo que el 123D Catch y con un procesado muy lento, el principal elemento en contra que tiene este programa es su precio, ya que no es de código abierto. Software para construir un objeto 3D a partir de una secuencia dinámica de imágenes en formato DICOM. – 3D Doctor. Es un software de modelado, procesamiento de imágenes y medición 3D avanzada, creado por la empresa americana Able Software Corporation con fines científicos, médicos e industriales. Soporta no solo imágenes en formato jpeg, tiff, png o raw sino también imágenes DICOM. El formato DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine) es el estándar reconocido mundialmente para el intercambio 60

de pruebas médicas, pensado para su manejo, visualización, almacenamiento, impresión y transmisión. 3D-DOCTOR crea modelos 3D a partir del renderizado de imágenes de corte transversal en 2D.

Figura 4.3. Extracción de un modelo de la realidad a través de imágenes DICOM procesadas con el software 3D Doctor. – Med3DView. Es un software de tratamiento de imágenes médicas en 3D que permite una visualización más clara y un mejor diagnóstico del paciente. Creado en 2010 por la empresa israelí Vi3Dim, se ejecuta en un PC estándar o en un portátil equipado con una tarjeta gráfica. Al igual que el 3D-DOCTOR, Med3DView crea modelos 3D a partir del renderizado de imágenes DICOM de corte transversal en 2D. Software para construir un objeto mediante el uso de un escáner 3D. – Sense 3D Scanner de Cubify. A pesar de lo costosos que son este tipo de dispositivos portátiles, la empresa 3D Systems ha desarrollado un dispositivo llamado Sense 3D, englobado dentro de su línea de productos especializados en imagen e impresión 3D, Cubify, muy competitivo en precio. El escáner Sense 3D es un escáner láser de triangulación 3D, fácilmente manejable gracias a su tamaño y diseño. Simplemente se tendrá que ir girando alrededor del objeto para que el software que 61

trabaja en conjunción con el dispositivo muestre el proceso de escaneo. El Sense 3D es capaz de escanear objetos que miden hasta 3 x 3 metros.

Figura 4.4. Modelo escaneado con Sense 3D Scanner de Cubify (www.cubify.com). – ReconstructMe. ReconstructMe es un potente sistema de escaneado 3D en tiempo real. Desarrollado por la empresa austriaca especializada en robótica y visión computarizada, Profactor GmbH, la principal ventaja de este software es que funciona con diversos tipos de escáneres y sensores domésticos, entre ellos, Kinect. Este controlador de juego, creado por Alex Kipman y desarrollado por Microsoft para la videoconsola Xbox 360 y posteriormente para PC a través de Windows 7 y Windows 8, permite a los usuarios controlar e interactuar con la consola sin necesidad de tener contacto físico mediante una interfaz natural de usuario que reconoce gestos, comandos de voz y objetos e imágenes. El dispositivo, primer escáner 3D de luz estructurada infrarroja aplicado al consumo, cuenta con una cámara RGB, un sensor de profundidad, un micrófono de múltiples matrices y un procesador personalizado que ejecuta el software patentado, que proporciona captura de movimiento de todo el cuerpo en 3D, reconocimiento facial y capacidades de reconocimiento de voz. Mediante el uso de esta tecnología, el concepto de ReconstructMe es muy similar al de una videocámara. Simplemente moviéndose alrededor del objeto, Kinect irá escaneando y modelando todas y cada una de las partes de las que esté compuesto. Puede escanear desde objetos simples y sencillos como rostros humanos a elementos complejos, como habitaciones enteras. Como punto a favor, además del uso de escáneres 62

domésticos al alcance de todos, está su reducido precio; y como punto en contra, las numerosas incompatibilidades y los problemas que puede presentar a la hora de trabajar con las tarjetas gráficas. Existen otros softwares similares a ReconstructMe que también usan Kinect para escanear objetos de la realidad y modelarlos en 3D, como: Matherix 3Dify, creado por la empresa especializada en visión y gráficos computarizados Matherix Labs; Skanect, desarrollado por la empresa creada por Nicolas Tisserand y Nicolas Burrus, ManCTL; o KScan3D, software creado por la empresa LMI Technologies. Software para construir un objeto 3D a partir de imágenes en 2D. – 3-Sweep. Es un programa desarrollado por los investigadores Tao Chen, Zhe Zhu, Ariel Shamir, Shi-Min Hu y Daniel Cohen-Or, de la Universidad de Tel-Aviv en Israel y la Universidad de Tsinghua en Beijing. Es un software que permite al usuario extraer modelos 3D de imágenes en 2D. Trazando y delimitando de forma sencilla los bordes de un objeto en una fotografía, 3-Sweep lo convierte automáticamente en un modelo 3D que se puede rotar, duplicar y transformar como el usuario quiera. A pesar de que 3-Sweep trabaja sin problemas con objetos cilíndricos y otras piezas complejas, este software funciona mejor con objetos que presenten una cierta simetría. El software también permite un alto nivel de edición. 3-Sweep fue presentado recientemente en la conferencia Siggraph 2013 y todavía no tiene versión comercial.

Figura 4.5. Extracción de un modelo de la realidad mediante el software 3-Sweep (www.3ders.org). b) Recursos creados a partir de un archivo de imagen generado normalmente por programas de simulación científica o matemática: Jmol. Creado por voluntarios, Jmol es un software de código abierto de estructuras químicas en 3D. Jmol devuelve una representación tridimensional de una molécula que puede usarse como herramienta de enseñanza o para la investigación, por ejemplo en química y bioquímica. Al estar escrito en Java, se puede ejecutar en Windows, Mac OS X, Linux 63

y sistemas Unix. Una de sus mayores ventajas es que importa archivos procedentes de otro software de modelado molecular como Hyperchem y los exporta en un solo archivo a formatos compatibles con los programas de postproducción 3D como Blender o Autodesk3dsmax.

Figura 4.6. Representación química del ácido acetilsalicílico (C6H4) creada mediante el programa Jmol. Todos estos programas generan un fichero 3D “en bruto”, generalmente modelos generados a partir de una malla poligonal, que ya puede ser visualizado con los software de desarrollo de realidad aumentada, pero generalmente presentan numerosos defectos de producción como son errores en las texturas, ausencia de movimiento, carencia de luces, alta triangulación, etc. Por eso es necesario añadir un nuevo paso en la generación de contenidos 3D a partir de objetos reales mediante el uso de aplicaciones de modelado y animación 3D comunes, que realicen labores de postproducción y corrijan estos errores, dotando al objeto final de unas características más depuradas y óptimas para su visualización. A continuación se detallan algunos de estos programas.

4.1.3. Software de postproducción para construir recursos digitales de contenido 3D Blender. Blender es un programa informático multiplataforma, dedicado especialmente al modelado, iluminación, renderizado, animación y creación de 64

gráficos tridimensionales. También de composición digital, utilizando la técnica procesal de nodos, edición de vídeo, escultura (incluye topología dinámica) y pintura digital. Originalmente, el software fue desarrollado como una aplicación propia por el estudio de animación holandés NeoGeo, con Ton Roosendaal como su principal autor. No obstante, la compañía quebró en 2002 y los acreedores acordaron ofrecer Blender como un producto de código abierto y gratuito. Actualmente es compatible con todas las versiones de Windows, Mac OS X, GNU/Linux, Solaris, FreeBSD e IRIX. Tiene una interfaz gráfica de usuario muy peculiar, criticada como poco intuitiva, pues no se basa en el sistema clásico de ventanas; pero tiene a su vez ventajas importantes sobre estas, como la configuración personalizada de la distribución de los menús y vistas de cámara. Respecto al postratamiento de objetos de realidad aumentada, las posibilidades que ofrece Blender son infinitas, si bien en un principio introducirte y adaptarte al programa es tremendamente caótico. Una vez familiarizado con el programa, las múltiples herramientas, los atajos de teclado y el despliegue de paneles, que puedes modificar a tu antojo, hace que sea una herramienta bastante fácil de manejar y con la que, eso sí, nunca dejas de aprender cosas nuevas. Además de para crear y tratar modelos de realidad aumentada, el software Blender se ha utilizado en la industria del cine (por ejemplo, en Spider Man 2), en comerciales televisivos y para desarrollar videojuegos, ya que posee un motor de juegos interno.

Figura 4.7. Postratamiento de la representación química de una molécula de benceno elaborada con el programa Jmol.

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SketchUp. Es un programa de diseño gráfico y modelado en 3D basado en caras. Muy utilizado en entornos de arquitectura, ingeniería civil, diseño industrial, diseño escénico, GIS, videojuegos o películas. Es un programa desarrollado por @Last Software, empresa adquirida por Google en 2006 y finalmente vendida a Trimble en 2012. A partir de la versión 5, que es cuando fue adquirida por Google, se ofrece una versión gratuita y otra de pago. Es compatible con Windows y Mac OS X, pero aún no hay una versión disponible para Linux. SketchUp fue diseñado con el objetivo de que pudiera usarse de una manera intuitiva y flexible. SketchUp permite conceptualizar y modelar imágenes en 3D de edificios, coches, personas y cualquier objeto que imagine el diseñador o dibujante. Además el programa incluye una galería de objetos, texturas e imágenes listas para descargar. Como ventaja, podemos destacar que es un programa muy fácil de usar y con una navegación bastante sencilla; como desventaja: tiene un nivel de acabado final y renderizado bastante flojo. Autodesk 3Dmax. Es un programa de creación de gráficos y animación 3D desarrollado por Autodesk, en concreto la división Autodesk Media & Entertainment. 3Dmax, con su arquitectura basada en plugins, es uno de los programas de animación 3D más utilizado, especialmente para la creación de videojuegos, anuncios de televisión, en arquitectura o en películas. La principal desventaja que presenta Autodesk 3Dmax frente a Blender, herramienta de trabajo muy similar, es que no es un software gratuito y su precio puede ser bastante elevado para un uso no profesional. Hay, eso sí, una versión gratuita para estudiantes y profesores. Ligeramente más intuitivo que Blender, presenta una disposición de paneles más estáticos. A la hora de hacer procesos tan importantes y fundamentales para la creación de objetos 3D aptos para la realidad aumentada como el texturizado UV, por norma general, Autodesk 3Dmax es menos complejo y da un resultado mucho mejor que Blender. Adobe After Effects. Es una aplicación en forma de estudio destinado para la creación o aplicación en una composición, así como realización de gráficos profesionales en movimiento, de montaje de vídeo y de efectos especiales audiovisuales, que desde sus raíces ha consistido básicamente en la superposición de capas. After Effects fue originalmente desarrollado por la Company of Science and Art (Compañía de ciencia y arte) en Providence, Rhode Island (EE. UU.), y fue adquirido en 1994 por Adobe Systems Incorporated. La primera versión de Adobe para After Effects fue la versión 3.0.

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Figura 4.8. Postratamiento de un modelo mediante el software 3Dmax. La interfaz principal se compone de varios paneles, aunque son tres de ellos los más utilizados: el panel Proyecto, el de Composición y el de Línea de tiempo. After Effects comparte muchas características con otros programas de Adobe, como el uso de capas de trabajo, la posibilidad de importar y manipular varios formatos de imagen, y los filtros y ajustes. Dentro de la construcción del contenido 3D, After Effects se usa básicamente para la exportación e importación de objetos tratados previamente con otros softwares como Blender o 3Dmax, en formato vídeo (avi, mp4, etc.) que necesitan ser convertidos a vídeo alpha para su interacción con el recurso de realidad aumentada. Aunque cuestiones como las luces, el tamaño de la superficie renderizada, etc., se suelen tratar previamente con los programas anteriormente citados, After Effects también permite hacer este tipo de correcciones. También gracias a este software se puede poner audio a nuestro recurso. Tras este postratamiento, el objeto en 3D completo y correcto ya estará en un formato susceptible de ser incluido (obj, md2, fbx...), como un paquete zip, en un recurso de realidad aumentada.

4.2. La construcción del recurso de contenido 360°

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Como ya se ha visto anteriormente, la RA ofrece infinidad de posibilidades y aplicaciones. Y de la misma forma, se pueden utilizar también un gran número de recursos o contenidos digitales vinculados. Uno de los más utilizados son las imágenes, y dentro de estas, se puede profundizar en el uso de las imágenes panorámicas. Una imagen panorámica es aquella que muestra un panorama. Tal como la describe Gómez (2012), una escena panorámica es aquella “en la que el campo de visión angular es muy superior al de la lente del objetivo de la cámara”.

4.2.1. Construcción de imágenes panorámicas Existen diferentes técnicas para tomar este tipo de imágenes. Hay disponibles en la actualidad cámaras fotográficas digitales que permiten realizar imágenes panorámicas de forma automática, mediante un barrido panorámico. Algunas de ellas permiten incluso alcanzar los 360°, de forma que devuelven una imagen completa del entorno. Por otra parte, se puede recurrir a la toma manual de las distintas imágenes que compondrán posteriormente la panorámica. Esta técnica es más laboriosa pero actualmente disponemos de una gran cantidad de software que permite el montaje de la panorámica partiendo de dichas imágenes. Si se opta por esta opción, se deben tener en cuenta diferentes variables que podrían malograr un buen resultado: Los cambios de iluminación. Los elementos que se mueven en la escena y que no están bajo nuestro control (aves, nubes...). Los cambios en la velocidad del viento. Si se elige esta técnica, a continuación se ofrecen algunas recomendaciones que podrían tener una relación directa con el resultado final: Usar un trípode, ya que se asegurará la posición de la cámara, evitando los cambios de distancia. Ajustar manualmente la velocidad y la apertura de modo que los posibles cambios ambientales que puedan surgir estén bajo nuestro control. Ajustar la distancia focal. Fijar el balance de blancos. Realizar varias tomas. Entre imagen e imagen, debemos dejar espacio suficiente para solapar las fotografías. Se recomienda entre el 10 y el 25 %. Evitar objetivos de gran angular. Una vez tengamos las imágenes, hay distintas opciones de software para realizar el montaje de la panorámica. Estos serían algunos: Autostich. Autopano Pro. 68

Panorama Maker. Panorama Factory. PTGui. Panorama Plus. Hugin. PTAssembler. PanoramaStudio. Calico. Photoshop. Photosynth. Otra opción, que combina la toma automática de imágenes panorámicas con el montaje manual a través de software es el uso de robots, capacitados para trabajar con diferentes modelos de cámara, y que de forma automática hacen el número de tomas necesarias para componer la imagen final. Es el caso por ejemplo de GigapanEpic, que dispone de varios modelos con diferentes prestaciones. Consiste en un robot que se monta sobre el trípode, y en el cual colocamos la cámara fotográfica (no es compatible con todos los modelos). A través de una pantalla y diferentes botones, seleccionamos si queremos hacer una panorámica o una imagen 360°, y marcamos el punto de inicio en el cuadrante superior izquierdo y el punto final en el inferior derecho. El robot gira automáticamente, disparando las imágenes necesarias para componer la panorámica. Una vez finalizado el proceso, se debe utilizar un software de edición de imágenes para realizar la composición final. Para ello se puede utilizar el propio de Gigapan o cualquier otro de los que ya han sido comentados.

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Figura 4.9. GigapanEpic (www.digitaltoyshop.es).

4.2.2. Inmersiones 360° La inmersión 360° es una técnica que permite al usuario explorar entornos 3D sumergiéndose en ellos, como si estuviera dentro. Al hablar de RA, el uso de este tipo de recursos es de gran utilidad, no solo en aspectos educativos, sino comerciales, culturales, etc. Con esta técnica se pueden crear visitas sobre cualquier entorno, con la posibilidad de sentir que estamos dentro del mismo. Además, se puede interaccionar con otros recursos una vez se está “dentro”, mostrando enlaces a otro tipo de recursos como vídeos, direcciones web. Para poder crear este tipo de recursos, se necesita una imagen 360°. Si se desea que el usuario tenga la verdadera sensación de estar dentro del lugar, debemos crear imágenes en forma de cubo o de esfera. Para ello, es necesario que la imagen sea equirrectangular, que dará un resultado de 360° esférico. Las imágenes equirrectangulares son imágenes completas en 360° que permiten ver todo lo que rodea en el emplazamiento donde se realizan las tomas, en todas las direcciones posibles.

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Figura 4.10. Imagen equirrectangular. Para conseguir nuestras imágenes equirrectangulares, se puede recurrir a cualquiera de los sistemas referenciados anteriormente para la toma de fotografías 360°. Una vez las tengamos, utilizaremos algún software para la composición de la imagen final. Existen diversos softwares en el mercado que permiten realizar dicha tarea, tales como Photosynth, Hugin, Photomerge de Photoshop, RealvizStitcher, KolorAutopano, Panoweaver, Panorama Tools... Algunos de estos programas, como Photosynth, disponen de aplicaciones que permiten la creación de la imagen directamente desde el dispositivo móvil, devolviendo como resultado una imagen equirrectangular que se puede retocar con otro software de edición fotográfica.

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Figura 4.11. Photosynth para móviles. En la figura 4.12 se puede observar el canal y el marcador de un recurso en realidad aumentada, creado utilizando una imagen equirrectangular desarrollada con Photosynth, que permite la inmersión 360° en la Capilla de la Virgen de la Antigua, en el interior de la Catedral de Sevilla.

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Figura 4.12. Canal y marcador de la Capilla de la Virgen de la Antigua.

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Figura 4.13. Vista del recurso 360° de la revista Welt der Wunder. Otro tipo de uso que tendrían las imágenes panorámicas 360° sería en aquellos recursos que pertenecen a lo que denominamos con anterioridad realidad artificial imposible. En este caso, el usuario se sumerge en un escenario 360° ficticio, en el que no se encuentra y tampoco podría encontrarse nunca. Dicho escenario puede acompañarse con vínculos a otros recursos, lo que dará mayor sensación de realismo al recurso, además de aumentar su riqueza. Un ejemplo puede observarse en la revista alemana Welt der Wunder, donde el usuario puede encontrarse en el interior de la tumba de Tutankamón, después de acceder a la cámara e interactuar con las opciones que dicho escenario ofrece hasta abrir el sarcófago. Las figuras 4.13 y 4.14 muestran claros ejemplos de cómo a través de una imagen panorámica 360° es posible crear un escenario irreal y, a través de los diferentes botones, interactuar con dicho escenario para mostrar u ocultar elementos que pueden estar o no integrados en la escena.

Figura 4.14. Canal y marcador para acceder al recurso (http://www.junaio.com/fileadmin/upload/documents/Promo_Booklet/DOCjunaio_promo_book-EN-DIGI.pdf). Los avances tecnológicos y conceptuales en RA son constantes debido a la demanda 75

del mercado. Uno de los máximos exponentes en este tipo de tecnología, Metaio, anunció recientemente la salida al mercado de la tecnología 6D Holodeck, que permite ubicar entornos virtuales directamente en el mundo real. Esta tecnología utiliza algoritmos SLAM para una localización y un mapeo simultáneos, de forma que los usuarios a través de sus dispositivos móviles puedan moverse en entornos 360°.

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5 Fundamentos psicológicos de su efectividad Las tecnologías de RA permiten crear recursos o materiales para la formación cuya posibilidad de recuerdo y asimilación es superior a la que se deriva de la información que su componente digital presenta en la pantalla del dispositivo (tableta, smartphone, ordenador, wearable), e incluso mayor que la que podríamos obtener si su componente físico fuera sustituido u obviado gracias a la construcción completa del recurso en formato digital. Para ser más concretos: si ofrecemos al estudiante un tema de su materia de estudio impreso en papel, complementado con figuras ilustrativas (marcadores) que permiten activar una capa de información digital multimedia con la que interactuar, visualizable con su propio smartphone o tableta, estaremos facilitándole un material didáctico más potente que si texto e ilustraciones multimedia son estudiados completamente en formato digital. Esta afirmación, que debe ser tomada como una hipótesis y una sugerencia de investigación, se infiere de las conclusiones de Jabr (2014) acerca de investigaciones sobre la lectura de textos digitales, de la aplicación de los fundamentos psicológicos de la percepción, el aprendizaje y la memoria, y de propuestas que subrayan la importancia de la relevancia emocional sobre la apariencia de realidad en el campo de la realidad virtual. Describamos ordenadamente estas conclusiones.

5.1. La lectura sobre el papel es más eficiente que sobre la pantalla El desarrollo de los Learning Management System o plataformas de e-learning ha inundado la red de asignaturas virtualizadas. Si este material está elaborado de acuerdo a determinados principios, y además la acción tutorial y evaluadora posibilitada por las herramientas de comunicación de tales plataformas es correcta en frecuencia y aplicación, podemos obtener resultados de aprendizaje muy satisfactorios. Pero nuestra experiencia de interacción con numerosos profesores, distintos y diversos, usuarios todos ellos de plataformas de enseñanza virtual, nos ha llevado a observar que es muy frecuente que sus estudiantes busquen siempre un modo de imprimir los textos. Esto podría achacarse a una falta de aplicación de principios 78

didácticos para el diseño de materiales educativos (Cabero y Gsibert, 2005) que tuviera como resultado un empleo de las plataformas como meros distribuidores de apuntes para ser impresos, en lugar de ser entornos virtuales de clase, con facilitación de la autoevaluación y la comunicación y con materiales profusamente adornados con las posibilidades multimedia y de extensión que ofrece la red. En resumen, puede que esto pase donde el material digital no sea bueno para el aprendizaje en red. Aunque es posible que, en muchos casos, la demanda de apuntes en papel para estudiar tenga también esta causa, es necesario interrogase respecto a si detrás de esta preferencia por el papel hay algo más. Ferris Jabr (2014) se hizo esta pregunta y publicó un artículo con conclusiones que, efectivamente, apuntan a algo más. Las expondremos a continuación. Según este autor, durante los últimos veinte años, varios estudios han concluido que los textos impresos se recuerdan y se comprenden mejor que los presentados en una pantalla. Los formatos digitales impiden que el lector explore el texto de manera intuitiva y se forme una imagen mental de su estructura. Además, las pantallas de visualización fatigan visual y cognitivamente más que el papel. Moverse por el ordenador requiere una atención constante por parte del usuario que se le puede estar restando a la comprensión del texto. Al leer en pantalla, las personas parecen menos inclinadas a implicarse en lo que los psicólogos llamamos regulación metacognitiva del aprendizaje, es decir, a fijarse objetivos concretos, releer los pasajes más difíciles y comprobar sobre la marcha cuánto han entendido. En el Instituto Tecnion de Haifa, en Israel, se llevó a cabo un experimento en el que varios estudiantes universitarios realizaron una prueba tipo test sobre un texto expositivo. Un grupo de ellos leyó este texto sobre la pantalla y otros sobre papel. La mitad de los estudiantes dispuso de solo siete minutos de lectura, mientras que los de la otra mitad pudieron releerlo todo el tiempo que quisieran. Todos aquellos que tuvieron que leerlo deprisa lo hicieron igualmente bien, tanto si lo habían leído en papel como en el ordenador. Sin embargo, en el grupo de los que pudieron estudiarlo detenidamente, los que lo habían hecho en papel obtuvieron una media de un 10 % más. Presumiblemente, habían empleado su atención y memoria de trabajo con mayor eficacia. Si bien es cierto que algunos estudios no han registrado diferencias en cuanto a comprensión lectora, puede que, a largo plazo, lo que se lee sobre pantalla no se recuerde tan concienzudamente. Una investigación desarrollada en la Universidad de Leicester por Kate Garland en 2003 puso a 50 estudiantes a leer un texto de introducción a la economía; unos en el ordenador y otros en un cuaderno de espiral. Sus resultados en la prueba, 20 minutos después, fueron igual de buenos, pero se observaron diferencias en cuanto al modo de recordar la información. En el test de Garland, junto a la casilla de respuesta había otra donde debían indicar si “recordaban” la respuesta o la “sabían”. Quienes habían leído sobre el monitor se apoyaron más en el recuerdo que en el conocimiento, mientras que en el grupo de los que estudiaron sobre el cuaderno se registró un valor igual de respuestas de recuerdo que de conocimiento. Jabr argumenta también, a partir de los estudios de Wolf (2008) acerca de cómo 79

aprendemos a leer, que existe un proceso de construcción mental de un paisaje de la hoja de papel similar al que se realiza al consultar un mapa, de modo que el recuerdo del texto está apoyado también en la distribución espacial de los párrafos. En el recuerdo del texto hay que considerar que se trata también de un objeto material, además de ser un objeto compuesto por palabras con una traducción semántica y sonora. Este paisaje mental del texto no se forma adecuadamente en la pantalla. Para ser más concretos: en la pantalla no podemos recordar que una determinada frase está arriba a la izquierda como en el papel, ya que los posicionamientos no son posibles. Y esto perjudica la retención de información cuando estudiamos un texto. Ante todo esto puede argüirse que hay una influencia de la actitud hacia el texto en la pantalla que no va a encontrarse en nativos digitales. Y por tanto, a medida que vayamos educando a las generaciones con el texto digital, estas diferencias desaparecerán. Investigaciones recientes comprueban, sin embargo, que sustituir el papel por pantallas en edades muy tempranas implica desventajas que conviene no obviar. En un estudio realizado en el centro Ganz Cooney de Nueva York, con parejas de padres con niños de 3 a 6 años, se comprobó que los niños recordaban más detalles de los cuentos leídos en papel que de los cuentos interactivos leídos en libros electrónicos, que contaban con el soporte de animaciones interactivas, vídeos y juegos. La conclusión es que todos esos aderezos desviaban la atención del cuento hacia el aparato. Resultados en la misma línea mostró otra investigación publicada por Julia Parish-Morrish en Mind, Brain and Education (septiembre 2003), que comprobaba la preferencia de los niños por los cuentos en papel basándose en que los padres solían relacionar los cuentos con aspectos de la vida del niño, extremo que no se daba ante el libro electrónico, capturada la atención por sus elementos accesorios. La constatación de que el cerebro prefiere el papel, derivada de estas investigaciones, no debe traducirse en que debe ignorarse la potencia didáctica de los elementos multimedia e interactivos de las TIC y descartarlos. Sería un grave error que el hecho de aceptar que se produce una peor captación del texto en pantallas haga olvidar que estas pueden ofrecernos otros recursos cuyo apoyo al conocimiento incluido en el texto puede ser enorme. En consecuencia, se recomienda que se favorezca el estudio del material textual sobre el papel, desviando al alumno hacia el ordenador para visualizar el vídeo o elemento multimedia complementario. Pero puede que estemos dando un consejo algo apresurado: se corre el riesgo de romper la continuidad del estudio y favorecer la desviación hacia los elementos distractores que ofrece internet. Por tanto, mucho mejor resultado obtendríamos si pudiéramos integrar sobre el papel la correspondiente ilustración que actuara de marcador, donde quedara vinculado el elemento digital multimedia (vídeo, 3D, gráfico interactivo, etc.) y fuera inmediatamente experimentado gracias al dispositivo móvil, sin romper la continuidad de la actividad de estudio sobre el papel ni desviarlo hacia el camino distractor que la red puede ofrecer. Integrar la RA en los apuntes impresos puede ser una solución que enfatice el estudio de los textos sobre el papel y minimice el riesgo de distracción que conlleva el uso de internet. 80

Véanse los siguientes ejemplos en http://realidadaumentada.us.es: Vídeo integrado en apuntes (transformaciones geométricas o formas de utilizar el vídeo). 3D complementado con audio (corazón, microscopia).

5.2. Captar la atención es condición necesaria para el aprendizaje consciente En el proceso perceptual podemos distinguir una secuencia de pasos: estímulo, electricidad, experiencia-acción y, también, conocimiento. El efecto de este sobre la percepción ha sido establecido, tanto cuando se trata del conocimiento recién adquirido – como en la demostración rata-hombre de Bugelsky y Alampay (1961), donde la percepción previa de una figura (rata) u otra (hombre) determina la percepción posterior de una figura ambigua– como cuando el conocimiento del sujeto que percibe procede de antiguo, lo que influye en su capacidad de categorizar los objetos. Estamos hablando de lo que se denomina procesamiento descendente. El procesamiento ascendente está basado en los datos recibidos. Estos últimos proporcionan el punto de partida porque sin él no hay percepción. Cuando alguien recibe un estímulo visual, sus receptores situados en la retina envían una representación de lo visto (una imagen de garabatos en un papel, por ejemplo) que se transmite, tras un proceso llamado transducción, a las neuronas correspondientes. El procesamiento descendente es el procesamiento basado en el conocimiento. Lo que para un niño solo serían garabatos, para un farmacéutico, aplicando su conocimiento previo de la escritura del médico, su conocimiento del diseño que tiene una receta y su conocimiento del nombre de los medicamentos, conduce a una percepción muy distinta que culmina en consecuencia con una acción diferente (la dispensación de un medicamento a quien se lo entrega). Lo que el niño (y los que no lo son tanto) han categorizado como “papel con garabatos”, el farmacéutico lo ha categorizado como “receta de ibuprofeno 600 mg”. Cuando alguien observa la imagen que le devuelve en la pantalla la cámara de su smartphone o de su tableta, al enfocar su entorno inmediato, espera ver una imagen más o menos fiel de este (dependiendo de la luz que haya y de la calidad de su cámara). Eso es lo que marca su conocimiento previo. De modo automático e inconsciente, categoriza lo que le devuelve la pantalla como real. Cuando aparece en esa pantalla un elemento digital, compartiendo las mismas coordenadas 3D que el resto, se refuerza la consideración de que lo que vemos es real... pero nuestro procesamiento se basa en más datos que en los que son percibidos inmediatamente y en función de ellos decidimos que realmente eso no está ahí, y se produce inmediatamente cierta sorpresa. Este elemento digital está captando por tanto, en el mismo momento de su percepción, toda la atención del observador. 81

Este efecto es tan patente que muchos de los vídeos de RA que pueden encontrarse en la red se centran primero en las caras de sorpresa de los espectadores, como modo de subrayar la fascinación por el efecto que su aplicación o montaje de RA genera (ver, por ejemplo, “Exposición en espacios públicos” en http://realidadaumentada.us.es). Es innegable que el montaje de Appshaker para National Geographic (el del ejemplo) goza de una excelente factura técnica. Podría argumentarse que el efecto fascinador se debe a la calidad del elemento digital, más que al hecho de que surja activado inesperadamente por la realidad física del contexto inmediato del observador. Pero en contraposición a esta idea, hemos de señalar que el alto nivel de calidad de la imagen digital, así como el perfeccionamiento alcanzado por los efectos especiales y la generación de ambientes y seres mediante ordenador que podemos disfrutar en cualquier producción actual de cine, son hechos a los que el público está tan acostumbrado que nadie tomaría por real lo que sucede en su pantalla, aunque tales creaciones sean indistinguibles de lo grabado sobre actores o escenarios reales. Es decir, que si el ejemplo dado antes solo hubiera mostrado la escena de una mujer y una niña acariciando a un leopardo en un centro comercial (un efecto de vídeo que podría haberse hecho mediante chroma key o rotobrush), podría haber sido algo llamativo, pero desde luego no tan impactante como cuando vemos (y sobre todo, para los que lo ven en vivo, como la madre y la hija) que el leopardo realmente no está ahí. No es la calidad lo que le dice al cerebro que lo virtual es real, sino más bien su alineamiento 3D con el espacio físico actual del observador (el entorno físico de la vivencia).

Figura 5.1. Atención a la entidad virtual (https://www.youtube.com/watch? v=D0ojxzS1fCw). La percepción está influida por factores cognitivos y esta influencia se produce casi simultáneamente al acto perceptivo, activando la atención. La posibilidad de 82

aprovechamiento para el diseño de materiales educativos de la captación de la atención que se produce ante la percepción de la RA ha de ser considerada, pues el aprendizaje consciente requiere la atención del sujeto.

5.3. El recuerdo se facilita gracias a la combinación de elementos 5.3.1. La intervención de más de un sentido Parece lógico a priori suponer que aquellos sucesos que hemos captado con varios sentidos son más fáciles de retener en la memoria que otros captados con menos entrada de información. Desde la aceptación de esta premisa podemos predecir que la recuperación a largo plazo de lo visualizado mediante RA será más probable si, además de ver el componente virtual de tal realidad, también podemos oírlo. Esto sería aplicable también a cualquier otro recurso audiovisual. Sin embargo, conviene señalar ciertos matices sobre el funcionamiento de la memoria, sin ánimo de ser exhaustivos, alejados de una explicación simplista basada en la mera suma de la información sensorial procedente de más de un sentido. Un primer nivel de almacenamiento de información sensorial supone una extensión de la percepción de un estímulo determinado y se da tanto en lo captado a través del oído como de la vista. Es lo que se ha denominado memoria ecoica y memoria icónica, y se le supone la función de asegurar un procesamiento posterior. Este procesamiento ulterior, en el que la información con base sensorial se integra con información procedente de otras fuentes mediante el funcionamiento de la memoria de trabajo, es introducido con más probabilidad en nuestro segundo almacén –la memoria a largo plazo–, basándose en gran medida en un procesamiento semántico. Esta aproximación conceptual a la memoria podemos englobarla dentro de las teorías de los niveles de procesamiento, las cuales niegan que la información de la que disponemos dependa de la existencia o contenido de una especie de almacén determinado. Para los defensores de estas teorías, el funcionamiento de la memoria nunca debe considerarse totalmente aislado, ya que el ser humano siempre establece algún tipo de relación entre la información nueva y la que ya posee. Por ello, la información de la cual disponemos depende directamente del grado en el que el input informativo ha sido procesado. Como afirman Craik y Lockhart (1972), la probabilidad de recuerdo es una función del nivel de procesamiento: una palabra codificada visualmente (es decir, recordada de acuerdo a sus características visuales) se retiene peor que las palabras codificadas de acuerdo a su sonido, el cual a su vez conduce a un aprendizaje más pobre que la codificación de acuerdo a su significado. Podemos entender entonces que un buen material didáctico audiovisual –y la RA puede serlo– será logrado cuando su información visual y auditiva conduzca a la 83

codificación semántica, evitando incongruencias. Pero sin dejar de ser cierto esto, puede inferirse equivocadamente que la potencia didáctica de la RA sería equivalente a la de un vídeo que mostrara una composición visual similar acompañada de la misma banda de audio. Y no. Principalmente por dos razones: 1. Primera: el componente visual de la RA está potenciado por el componente espacial. Recordemos que la alineación 3D en el espacio físico es una de sus características definitorias (Azuma, 1997) y que por tanto puede desprenderse de ella mucha mayor información visual, dadas todas las facetas del objeto virtual que pueden ser ofrecidas al observador. 2. Segunda: la operación de manipular (mover, acercar, rotar) el marcador para que se puedan mostrar todos los ángulos del componente virtual (o por medio de las posibilidades de las pantallas táctiles y de la interacción programada), implica la intervención del sistema sensorial propioceptivo que, aunque no pueda aportar la carga semántica contenible en los inputs auditivo y visual, sin duda puede consistir en una información adicional no incongruente. Por otra parte, la constatación de aprendizaje de destrezas motoras en pacientes amnésicos, entre otras evidencias empíricas, ha llevado a formular a autores como Roediger (1990) la dicotomía entre aprendizaje explícito (basado en tareas de almacenamiento de información de nivel conceptual) y aprendizaje implícito (basado en tareas guiadas por datos que operan a nivel preconceptual como puede ser la manipulación motora descrita). Desde otra aproximación conceptual, la de las teorías basadas en sistemas de memoria, se supondrían sistemas encargados para cada tipo de estímulos: para los visuales, con especial atención a los rostros (Young, 1994), y de otras modalidades sensoriales como la táctil, cinestésica, etc. Esta variedad sensorial puede encontrarse en numerosos ejemplos de RA, y como ya hemos establecido la posibilidad de diversidad de la información que una experiencia RA puede ofrecer, por tanto, también este acercamiento teórico avalaría su efectividad ante el recuerdo. Y además, como hemos explicado en el primer punto, la RA capta la atención y el buen aprendizaje suele requerir atención (a pesar de algunos casos intrigantes de aprendizaje de material no atendido, cuya discusión excede el propósito de este libro).

5.3.2. La dependencia del contexto, la familiaridad y la organización subjetiva El fenómeno de la dependencia del contexto ha sido demostrado en diversos estudios (Smith, Glenberg y Bjork, 1978; Greenspoon y Ranyard, 1957). Es decir, el recuerdo de algo aprendido queda asociado al entorno en que se produjo el aprendizaje y es más difícil la recuperación de este concepto, recuerdo o destreza en otro entorno. Cuando construimos un recurso de RA podemos fijarlo a un marcador visual portátil y experimentar repetidamente el fenómeno de visualización del componente digital, depositario del contenido de aprendizaje, de modo que no quede vinculado a un único 84

contexto. Podemos de este modo favorecer la generalización del aprendizaje, uno de los objetivos clave de la formación. Además, gracias a que el estudiante puede experimentar la RA en contextos familiares, puede serle de ayuda evocar estos contextos para provocar la recuperación. Extendámonos algo más sobre lo que dice la psicología acerca de los estímulos familiares. Las investigaciones sobre la capacidad de memoria visual a largo plazo como las de Nickerson (1965), las de Standing, Conezio y Haber (1970) o las de Goldstein y Chance (1971) demuestran que el ser humano puede almacenar cantidades enormes de información visual, pero que tal capacidad se sustenta en que se almacenan las diferencias entre una imagen y la que ya subyace en nuestra memoria, y no en una milagrosa capacidad ilimitada de almacenamiento. Esto quiere decir que un conjunto de imágenes que resultan familiares e identificables (o sea, cuyos rasgos ya tenemos almacenados, como rostros) será más fácil de recordar que un conjunto amorfo (manchas de tinta). Además, existen evidencias de que el material organizado es más fácil de recordar, incluso cuando el principio de organización es subjetivo (como puede ser la distribución en la propia habitación). Enriquecer el material existente en la memoria así como proporcionar un principio de organización subjetivo son dos de las bases de la mnemotecnia. Principios que subyacen a técnicas mnemotécnicas empleadas desde muy antiguo, como la llamada loci, que usa lugares familiares para vincular los elementos nuevos y, por tanto, que se quieren recordar. Cuadro 5.1. “Silva de varia lección” de Pedro Mexía. Sevilla, 1540. «Que la memoria se puede ayudar e aumentar con arte, es cosa muy cierta y dello escriben muchos auctores (...) porque desto también digamos algo, principalmente se han de ayudar de muchos lugares señalados e muy conoscidos, como si en una casa muy grande o camino o calle señalásemos con la imaginación e tuviésemos en la memoria muchos lugares e puertas. Después, por cada uno destos lugares ya conoscidos, se han de poner con el pensamiento las imágines de las cosas que se quieren acordar, poniéndolas por la orden que tienen señalados los lugares según que después se quieren acordar de las cosas. Y hanlas de pintar con la imaginación, cuando las ponen por los lugares, en la manera que cada uno mejor se piense hallar, para que después, llevando el pensamiento por los lugares, por la orden que están puestos, luego se le representan las imágines que allí pusieron y se acuerden de las cosas por que las pusieron. Y, ciertamente, por este arte y manera se puede decir y acordar grande número de cosas sin errar; y dello tengo yo alguna experiencia.» Fuente: Sebastián Pascual, Luis. Breve historia de la mnemotecnia [en línea]. Texinfo ed. 1.2. Mnemotecnia.es, febrero de 2014 [ref. de 31/07/2014]. Disponible en: www.mnemotecnia.es/bhm.

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Por tanto, las experiencias de RA consistentes en ubicar los marcadores en lugares familiares (por ejemplo, en la habitación donde suele estudiar el alumno) o sobre una imagen del propio cuerpo (ver figura 5.2) puede ayudar a recordar más fácilmente el concepto ilustrado por el gráfico o modelo 3D activado por este marcador. En este caso estamos hablando de la posibilidad de construir intencionalmente un recurso para aprender mediante RA. Pero con independencia del posible carácter intencional del aprendizaje, la RA posee características que desde distintas aproximaciones teóricas al funcionamiento de la memoria –como antes hemos visto– pueden predecir una considerable facilidad de recuperación y de facilitación del aprendizaje de nuevos conocimientos.

Figura 5.2. RA sobre el propio cuerpo. (http://mutateweb.com/wpcontent/uploads/2010/01/medicalAR.jpg).

5.3.3. La relevancia emocional El contexto familiar o la imagen personal no son estímulos afectivamente indiferentes; es decir, pueden ser utilizados también para aumentar la relevancia emocional del recurso de aprendizaje. En el campo de la realidad virtual, algunos autores como Hoorn, Koning y Van der Veer (2003) apuestan por los mayores beneficios de incrementar la relevancia emocional de las experiencias de realidad virtual en comparación con el aumento de la veracidad y realismo, basándose en un argumento que consideramos extensible a la RA: que en el diseño de estas realidades propiciadas por las nuevas tecnologías la palabra clave es experiencia, en lugar de tecnología. Para estos autores, la realidad virtual es un campo más de la ficción y es, más que una técnica, un resultado de la capacidad biológica de imaginar, de pensar con anticipación y de estar preparados para lo que 86

llegue. En el diseño de una realidad mixta, el contexto puede utilizarse para evocar una respuesta afectiva-emocional vinculada a la familiaridad del entorno físico, y esto puede favorecer el recuerdo (“he visto rotando junto a mi cara la molécula del benceno”, exclamó emocionada una alumna). Como subrayan estos autores, refiriéndose a la realidad virtual, la clave es que la experiencia provoque la sensación de que “algo está ocurriendo realmente”. Otros autores, como Tenemaza (2013), defienden el concepto de realidad aumentada adaptativa, incluyendo una consideración más amplia del contexto al que puede adaptarse la experiencia de RA. Así, la experiencia puede adaptarse a la ubicación del usuario, a la dirección de su vista y movimientos, a aspectos espaciotemporales y condiciones físicas como luz, temperatura, etc., y a dimensiones humanas como presión sanguínea, pulso o carga cognitiva. La adaptación a estas variables puede usarse también para incrementar la relevancia emocional de la experiencia. En resumen, podemos afirmar que el empleo de recursos de aprendizaje basados en la RA está suficientemente justificado y en línea con tal afirmación se ha propiciado la experiencia en la Universidad de Sevilla de presentar proyectos de creación de recursos basados en esta tecnología cuyos resultados pueden consultarse en http://realidadaumentada.us.es.

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6 Posibilidades educativas de la realidad aumentada En este comienzo de siglo, diferentes tecnologías emergentes (web semántica, gamificación, computación en nubes, analíticas de aprendizaje, MOOC, la internet de las cosas, entornos personales de aprendizaje...) están adquiriendo un fuerte impulso para su penetración en el ámbito educativo gracias a diversos acontecimientos, desde la importancia que ha ido adquiriendo la web 2.0 a la reducción de costes de los equipos y la fuerte penetración de los dispositivos móviles que ha influido en la deslocalización de las tecnologías. Una de estas tecnologías emergentes es la RA; tecnología que como han puesto de manifiesto diferentes Informes Horizon (García et al., 2010; Durall et al., 2012; Johnson et al., 2013) tendrá un importante grado de penetración en nuestros centros educativos y universidades en un plazo de tres a cinco años.

6.1. Aspectos introductorios a su uso educativo No estará mal comenzar el análisis de sus posibilidades educativas planteando la siguiente pregunta: ¿qué tipo de aplicaciones tiene la RA en educación? Y para contestar, lo primero es señalar que en los últimos tiempos se han desarrollado diferentes experiencias e investigaciones sobre la utilización de la RA en distintas etapas educativas: primaria (Bongiovani, 2013), secundaria-bachillerato-formación profesional (De Pedro Carracedo y Méndez, 2012; Bressler y Bodzin, 2013; De la Torre et al., 2013; Di Serio et al., 2013; Kamarainen et al., 2013; Llopis, 2014; Alonso, 2014; García del Moral, 2014; Fonseca et al., 2014) y enseñanza universitaria (Pei-Hsun y Ming-Kuan, 2013; Rodríguez, 2013; Gutierrez et al., 2014). Estos estudios se han llevado a cabo en distintas áreas curriculares: ingeniería (De la Torre et al., 2013), arquitectura (Carozza et al., 2012; Redondo et al., 2012), urbanismo (Carozza et al., 2014), matemáticas-geometría (Avendaño et al., 2012; Bujak et al., 2013), arte e historia (Ruiz, 2011) aprendizaje de idiomas (Emma et al., 2013), tecnología (Rodríguez, 2013), diseño (Ko et al., 2011), química (Pasaréti et al., 2011), física (Lint et al., 2013), geografía (Tsai et al., 2013). Todo ello demuestra que su utilización es independiente de la disciplina y la etapa educativa en la que se aplique, como además se verá en los dos últimos capítulos de la presente obra. 89

Buscando usos específicos, es preciso señalar que se han llevado a cabo experiencias para fomentar las actitudes favorables de los alumnos hacia la ciencia (Bressler y Bodzin, 2013; Kamarainen et al., 2013; Ibáñez et al., 2014), en la formación para la adquisición de hábitos saludables (Acosta et al., 2006), y en la construcción de juegos para favorecer la convivencia escolar (Pérez-Fuentes et al., 2011). Más ejemplos de aplicaciones de la RA en la educación pueden observarse en el monográfico dedicado por Scopeo (Muñoz, 2013) o en los informes de los proyectos Horizon (García et al., 2010; Durall et al., 2012; Johnson et al., 2013). Tal revisión permitirá observar con claridad las grandes posibilidades que ofrece la RA para su aplicación en educación. En nuestro contexto, la Subdirección General de Coordinación Bibliotecaria del Ministerio de Cultura del Gobierno de España ha incorporado la tecnología de la RA en sus bibliotecas ("http://infotecarios.com/yoshiocantarocalderon/realidad-aumentada-yeducacion-la-experiencia-de-un-nuevo-servicio-en-biblio-1). Y también contamos con la experiencia desarrollada en la creación del libro interactivo de monumentos andaluces, donde se aplicó la RA en exposiciones y museos (Ruiz, 2011). O el proyecto Estarteco (www.estarteco.com/) desarrollado por el Instituto Tecnológico de Castilla y León (ITCL) con la colaboración de Fundación Biodiversidad, donde se desarrolló un juego con RA que permite apreciar el valor de los ecosistemas y la complejidad de su equilibrio. También se han desarrollado diferentes experiencias de RA en la elaboración de libros escolares, como el proyecto “Magic Book” del grupo HIT de Nueva Zelanda (www.hitlabnz.org/index.php/research/augmented-reality? view=project&task=show&id=54), o algunos libros de primaria de la editorial Santillana de la serie Bicentenario 2011 de Argentina (www.santillana.cl/Bicentenario/index.html). Antes de abordar las posibilidades que ofrece la RA para ser utilizada en la educación, es importante señalar que su incorporación se puede hacer desde diferentes modelos de instrucción, que de acuerdo con Wu et al. (2013) se articulan en torno a tres de ellos fundamentalmente: – Los que hacen hincapié en los “roles”. – Los que se centran en los “lugares”. – Y los que se movilizan alrededor de las “tareas”. En el primero de los casos, los estudiantes desempeñan diferentes roles en un entorno de RA que incluye simulaciones participativas, juegos de rol y rompecabezas; entornos que hacen hincapié en la interacción y la colaboración entre los estudiantes normalmente a través de dispositivos móviles y desde la perspectiva de la participación de diferentes jugadores al mismo tiempo, de forma que el comportamiento de los jugadores repercute en el comportamiento del sistema. En el segundo de los casos, se enfatiza la interacción de los alumnos con el entorno físico a través de los dispositivos móviles que en contacto con la información de un servidor facilita a los estudiantes su posicionamiento físico y que accedan a la información relevante a medida que llegan a ciertos lugares; ello repercute en que los estudiantes puedan sentirse más conectados a la 90

realidad, teniendo información adicional sobre ella. Y el último de los casos mencionados se centra en el diseño de las tareas de aprendizaje por el estudiante en entornos de RA, y puede adquirir diferentes perspectivas que van desde las centradas en el juego, en el estudio de casos, resolución de problemas o análisis de proyectos, tareas que pueden ser tanto individuales como colaborativas. Como se puede observar, la utilización de la RA en contextos de formación puede apoyarse en diferentes tipos de enfoques pedagógicos, como son: el aprendizaje constructivista (permite que los alumnos se involucren de manera más profunda en los conceptos que están analizando mediante la exploración y el análisis de los datos que se le ofrecen por medio de la RA); el aprendizaje situado (facilita la contextualización de las experiencias de aprendizaje para los estudiantes); el aprendizaje basado en juegos (la inmersión de los alumnos en juegos los sitúa en entornos auténticos y realistas de formación), y el aprendizaje inductivo (facilita a los estudiantes un medio para recopilar electrónicamente los datos para análisis futuros y proporcionar modelos virtuales situados en un contexto del mundo real que son fácilmente manipulados) (Bower et al., 2014). Para finalizar este apartado, señalaremos que Bacca et al. (2014) llegan a realizar un análisis bibliométrico de las diferentes investigaciones publicadas en distintas publicaciones de carácter científico y las conclusiones a las que llegan son las que a continuación se presentan y que pueden servir para reforzar y sintetizar los planteamientos expuestos y como pistas para abordar su investigación educativa: – El número de estudios publicados acerca de RA en la educación ha aumentado progresivamente año tras año, especialmente durante los últimos cuatro años. – Ciencia y Humanidades y Artes son los campos de la educación donde la RA se ha aplicado en mayor medida. Salud y bienestar, Educativo (formación de docentes) y Agricultura son los campos de investigación menos explorados. – La RA se ha aplicado sobre todo en entornos de educación superior y los niveles obligatorios de enseñanza para motivar a los estudiantes. Los grupos destinatarios, como primera infancia y Formación Profesional (FP), son grupos potenciales para explorar los usos de la RA en el futuro. – El propósito principal de usar la RA ha sido explicar un tema de interés, así como proporcionar información adicional. Juegos educativos en RA y RA para experimentos de laboratorio son dos campos que están creciendo. – Las principales ventajas para la aplicación de la RA son: ganancias de aprendizaje, motivación, interacción y colaboración. – Las limitaciones de la RA son, principalmente: dificultades para mantener la información superpuesta, prestando mucha atención a la información virtual y la consideración de la RA como una tecnología intrusiva. – La RA ha sido eficaz para: una mejor capacidad de aprendizaje, el aprendizaje de la motivación, la participación de los estudiantes y las actitudes positivas. – Muy pocos sistemas han considerado las necesidades especiales de los estudiantes en la RA. Aquí hay un campo potencial para futuras investigaciones. – La mayoría de los estudios han considerado las muestras de investigación 91

medianas (entre 30 y 200 participantes) y la mayoría de los estudios han utilizado métodos de evaluación mixtos. Los métodos de recolección de datos más populares fueron los cuestionarios, entrevistas y encuestas y la mayoría de los estudios fueron de corte transversal.

6.2. Aspectos que justifican su incorporación educativa Es lógico suponer que teniendo en cuenta la novedad de la tecnología y los desarrollos tecnológicos crecientes que están surgiendo, las aplicaciones educativas de la RA se encuentran en sus momentos iniciales. Al mismo tiempo se debe contemplar que constantemente las aportaciones y los desarrollos tecnológicos se están transformando por la aparición de nuevas tecnologías de apoyo o por nuevas formas de combinar la realidad y la realidad ofrecida a través de los dispositivos tecnológicos, bien se refieran estos al hardware para su observación o al software para su producción. Realizados estos comentarios iniciales, pasaremos a apuntar algunos de los aspectos que apoyan la utilización de la RA en los contextos educativos para mejorar las acciones formativas y que los alumnos, con su utilización, aumenten los niveles de aprendizaje mediante la creación de estos escenarios tecnológicos. Y en este sentido, uno de los aspectos más destacables es que facilita la comprensión de fenómenos y conceptos complejos, ya que favorece, por una parte, la descomposición de un fenómeno y/u objeto en sus diferentes fases, etapas o partes, y por otra, que permite la percepción del objeto o fenómeno desde diferentes puntos de vista (García et al., 2010). Esta combinación de lo virtual y lo real propicia su utilización como medio de sustituir los modelos físicos, tan necesarios en algunas disciplinas artísticas y científicas (De la Torre et al., 2013). También es importante tener en cuenta que los escenarios de RA favorecen el que los alumnos puedan contextualizar la información, y al mismo tiempo enriquecerla con información adicional en diferentes soportes y sistemas simbólicos, lo que permite la individualización de la formación y la adaptación a los diferentes tipos de inteligencias y preferencias simbólicas de los estudiantes (Fabregat, 2012). En uno de los Informes Horizon de Educación Superior en América Latina 20132018 (Johnson et al., 2013) se justificaba la relevancia que la RA podía tener para el aprendizaje con los siguientes argumentos: – La realidad aumentada (RA) tiene un fuerte potencial para proporcionar contextos de alta resolución in situ, experiencias de aprendizaje y hallazgos fortuitos, así como el descubrimiento de información conectada con el mundo real. – Los juegos que se basan en el mundo real, aumentados con datos en red, pueden proporcionar a los educadores poderosas maneras de mostrar relaciones y conexiones. – Los alumnos que visitan lugares de interés histórico pueden acceder a las 92

aplicaciones de realidad aumentada que dan cobertura a mapas e información sobre cómo eran estos en distintas épocas de la historia. Otra de las posibilidades que ofrece la RA para contextos formativos, como señalan Wojciechowski y Cellary (2013), es que mediante ella los alumnos son capaces de interactuar con los objetos virtuales de una forma directa y natural mediante la manipulación de objetos reales y sin necesidad de dispositivos sofisticados y costosos. Como han indicado algunas investigaciones, la participación de los estudiantes en sesiones donde interaccionan con objetos de RA repercute en que adquieren un alto nivel de participación, alcanzando también un alto grado de satisfacción en cuanto a los materiales utilizados, la posibilidad de recibir información en diferentes formatos y la sensación de tener el control de la actividad, ya que pueden explorar los temas en el orden que quieran y pueden revisar los materiales cuando es necesario (Di Serio et al., 2013; Cubillos et al., 2014; Chang, 2015). Todo esto que hemos comentado permite señalar con claridad que la RA es capaz de proporcionar experiencias de aprendizaje fuera del aula, y por tanto favorecer su contextualización, desplegando nexos de unión entre la realidad y la situación de aprendizaje en que participan los estudiantes, favoreciendo por tanto el desarrollo del aprendizaje en contextos reales (Bujak et al., 2012). Lo que queremos decir con ello es que desde esta perspectiva cualquier espacio físico puede convertirse en un escenario académico estimulante. Por ejemplo, los estudiantes de Arqueología, Historia o Antropología podrían disponer de aplicaciones que reconstruyeran emplazamientos históricos específicos, o de mapas y gráficos tridimensionales se recrearían diferentes momentos de la historia. Por ello se puede decir que la RA favorece el aprendizaje ubicuo y contextualizado al convertir cualquier entorno en entorno de aprendizaje (Fombona et al., 2012). El hecho de poder disponer de diferentes objetos para ampliar el mismo contenido real favorece la conexión e integración de distintos puntos de vista sobre un mismo concepto u objeto, y de esta forma crear entornos más ricos para el aprendizaje ya que introduce al alumno en un contexto inmersivo y envolvente para la formación, donde no se discrimina lo auténtico de lo real y se dispone de más información al mismo tiempo (Dalgarno y Lee, 2010; Chen y Tsai, 2012). Esta contextualización permite que los estudiantes adquieran experiencias y aprendan, además de la comprensión, el cómo los conceptos adquiridos en el aula se aplican para resolver problemas en situaciones del mundo real. En tales contextos, la RA potencia que los estudiantes obtengan una apreciación más profunda del aprendizaje, relacionando los contenidos de aprendizaje con sus propias experiencias. Las prácticas educativas apoyadas en RA favorecen una enseñanza activa por parte del alumno, puesto que él es el que controla el proceso de aprendizaje al tomar la decisión de cuándo necesita aumentar la información y combinar lo real y lo virtual (Fombona et al., 2012). Desde esta perspectiva se puede decir que la RA facilita el desarrollo de una metodología constructivista de enseñanza-aprendizaje, puesto que el estudiante se convierte en una persona activa y hace sus propios descubrimientos 93

relacionando la información que se le presenta por las diferentes vías y obteniendo sus propias inferencias y conclusiones; todo ello por supuesto apoyándose en metodologías específicas de enseñanza. Como señalan Wojciechowski y Cellary (2013), la RA favorece el despliegue de una metodología constructivista ya que esta requiere el uso de entornos de aprendizaje interactivos y dinámicos, donde los alumnos sean capaces de modificar los elementos apropiados, generar ideas de pruebas y realizar experimentos; y todo ello puede ser favorecido por la incorporación de la RA. Al mismo tiempo los movimientos físicos que realiza el alumno, para la rotación de objetos y los cambios de orientación, favorece la percepción de los contenidos espaciales y objetos en 3D, hecho que propicia el desarrollo de competencias gráficas en los estudiantes (Redondo et al., 2012) y potencia la movilización de estructuras cerebrales distintas a las desarrolladas por la lectoescritura. Algunos de los comentarios anteriores permiten llamar la atención sobre una de sus posibilidades que es la flexibilidad, ya que como se señaló anteriormente esta tecnología puede ser utilizada en diferentes niveles educativos, en distintas disciplinas, con posibilidad de aplicación a través de diversos niveles y con distintas tecnologías (Fundación Telefónica, 2011; Fombona et al., 2012). Por otra parte, no se debe olvidar que es una tecnología que propicia distintos niveles de actuación, ya que según su diseño se pueden crear escenarios de RA que vayan de aquellos donde el alumno únicamente sea un receptor de la información,hasta los diseñados de manera que permitan que interaccione con la misma. Las posibilidades interactivas son una de las grandes ventajas que diferentes autores atribuyen a la RA (Dalgarno y Lee, 2010; Bongiovani, 2013; Bressler y Bodzin, 2013). Por otra parte, como señalaban Schank et al. (1999), citados por Wojciechowski y Cellary (2013) en su investigación, el aprendizaje basado en la realización de experimentos y la reflexión sobre sus resultados es la base del paradigma del aprendizaje mediante la práctica. Paradigma que sugiere que la mejor y la manera más natural de aprender a hacer algo es haciéndolo, como señala la teoría del aprendizaje experiencial. Esta estrategia aumenta la comprensión y la retención del material aprendido en comparación con los métodos que únicamente implican escuchar, leer o incluso ver, y al mismo tiempo hace que los alumnos se encuentren más motivados a aprender por participar activamente en el proceso de aprendizaje. Para finalizar este apartado se presentarán, a manera de síntesis, las posibilidades que Muñoz (2014) le atribuye a la RA para su aplicación en educación y formación: Crear, desarrollar y participar en gymkanas y/o rutas georeferenciadas sobre cualquier materia del currículum. Generar y disponer de información sobre lugares, edificios, monumentos y otros entornos físicos. Traducción de textos sin necesidad de estar conectados a internet. Crear o trabajar en el aula con libros que contengan objetos 3D. Aprendizaje basado en el descubrimiento. Desarrollo de habilidades en formación profesional. 94

Juegos virtuales educativos, orientados tanto a la formación presencial como en e-learning. Desarrollar proyectos de ciudad generando informaciones en RA sobre puntos de interés del municipio. Cualquier otra cosa que se piense y que sea susceptible de utilizar información generada digitalmente.

6.3. Algunas justificaciones desde la investigación Aunque como se ha señalado anteriormente hay pocas investigaciones sobre sus posibilidades e incorporación a la práctica educativa, también es cierto que en los últimos tiempos estas han aumentado, lo que ofrece algunas pistas y sugerencias tanto para su diseño como para su utilización y justificación para su incorporación a la práctica educativa (si bien se debe seguir reconociendo que suelen ser estudios muy puntuales). Por lo que se refiere a la motivación, es importante señalar que las investigaciones sobre RA que la han contemplado como variable han puesto de manifiesto que los alumnos muestran altos niveles de satisfacción por participar en las mismas e incrementan con ello el aprendizaje (Di Serio et al., 2013; Lu y Ying-Chieh, 2014; Chiang, Yang y Hwang, 2014). Lo mismo ha ocurrido en aquellas donde se ha medido el nivel de satisfacción mostrado tras participar en acciones formativas con RA por los estudiantes y la valoración que realizaban de la misma, encontrándose niveles altos de satisfacción y valoraciones muy positivas (Chin-Ming y Yen Nung, 2011; Ko et al., 2011; Neven et al., 2011; De la Torre et al., 2013; Kamarainen et al., 2013; Wojciechowski y Cellary, 2013). También es significativo que diferentes estudios han mostrado que la inmersión de los alumnos en experiencias formativas con RA repercutía en que mejoraban sus resultados de aprendizaje (Ko et al., 2011; Pasaréti et al., 2011; Redondo et al., 2012; Bongiovani, 2013; Chang et al.; Kamarainen et al., 2013; Pei-Hsun y Ming-Kuan, 2013). Una de las metodologías didácticas que está ganando significación en los últimos tiempos es el denominado “aprendizaje basado en juegos” o gamificación, por el potencial que está demostrando para apoyar el aprendizaje inmersivo y experiencial y el desarrollo cognitivo y la adquisición de aptitudes por parte de los estudiantes (Whitton, 2010; Durall et al., 2012; Marín, 2012). Y en este sentido la RA se está presentando como una tecnología significativa para la creación de juegos y para apoyar por tanto el aprendizaje basado en los mismos y el aprendizaje que emerge a través de ellos apoyado en la teoría del descubrimiento (Fundación Telefónica, 2011; Pérez-Fuentes et al., 2011; Bressler y Bodzin, 2013). Otra de las posibilidades educativas que ofrece la RA es la creación de contenidos multimedia interactivos, bien a través de la construcción de libros especialmente diseñados con esta tecnología (Fundación Telefónica, 2011) o de marcadores y 95

reconocimiento de objetos (Mullen, 2012; Muñoz, 2013). Aunque el problema que en este caso surge es el bajo número de experiencias formativas desarrolladas, y por tanto la existencia de pocos estudios científicos referidos a cómo tenemos que diseñar estos materiales para ser incorporados a la práctica educativa, o a qué estrategias formativas se deben utilizar para su incorporación a la práctica educativa. Como ha señalado Fabregat (2012), la creación de contenidos interactivos basados en RA apoya el proceso de aprendizaje de diversas formas, entre ellas brindando soporte a la adquisición de conocimientos procedimentales, que son esenciales para relacionar y entender los conceptos aprendidos mediante la interacción con los recursos que se encuentran alrededor del individuo, es decir, que hacen que el alumno forme parte del entorno real y se sienta inmerso en el mismo. Otro de los aspectos educativos que se pueden destacar de la RA es la relación que diferentes autores han señalado respecto a la posibilidad de utilizarla en contextos de formación a distancia y de e-learning (Edel y Guerra, 2010; García et al., 2010). En este sentido, por ejemplo la Universidad Abierta y a Distancia de México ha desarrollado un proyecto de RA que persigue optimizar el tiempo invertido en los laboratorios presenciales, destinados a planes de desarrollo tecnológico que requieren ciertas habilidades cognoscitivas. O como sugiere Fabregat (2012), la utilización de tecnologías emergentes como la RA o la computación móvil, en los entornos de e-learning, para permitir un aprendizaje más personalizado y que cada estudiante vaya avanzando al ritmo de sus propias capacidades e intereses. Además, como señala el autor anterior, son ideales para aquellos estudiantes que requieren un nivel de exploración mayor de la información y de los objetos. Los aspectos comentados hasta el momento se refieren a situaciones en las cuales los estudiantes utilizan materiales de RA producidos bien por profesores o por equipos técnicos, sin embargo, los alumnos pueden también convertirse en productores y diseñadores de este tipo de medios, y al construirlos utilizarlos, por una parte, como instrumentos para analizar el mundo que los rodea, y por otra, para expresarse a través de ellos. En este último caso se debe considerar que la producción de medios por parte de los estudiantes, bien sean vídeos, materiales multimedia, blog o páginas web, presenta una serie de ventajas como su nivel altamente motivante, la contextualización de los mensajes producidos, la necesidad de trabajar colaborativamente pues implica la realización de diferentes acciones (elaboración del guión, locución, manejo de software, manejo de dispositivos de grabación...) que requieren su reparto de forma coordinada, el aumentar la competencia digital, la mejora del clima y ambiente de clase, y el cambio de la interacción profesor-alumno. En este caso se debe considerar que la concepción de las TIC como instrumentos de conocimiento puestos en manos de los estudiantes vendrá de asumirlo como un elemento de trabajo del grupo-clase, a través del cual se persigue que el alumno deje de ser solo un receptor de códigos verboicónicos para convertirse en emisor de mensajes didácticos (Cabero, 2007). Este tipo de uso favorece el pasar de un modelo de enseñanza centrado en el 96

profesor a un modelo centrado en el estudiante, que como señala la Fundación Telefónica (2012) en un informe denominado: “Aprender con tecnología. Investigación internacional sobre modelos educativos futuros”, implica considerar que se aprende a través de actividades e interrogantes generados desde el alumno y no desde el profesor. Desde esta perspectiva se están comenzando a desarrollar diferentes experiencias donde a los alumnos se les pone en situación de crear objetos de RA (Bower et al., 2014), lo que repercute en que los estudiantes puedan comprender el mundo que los rodea y movilizar habilidades cognitivas de orden superior como las de análisis, evaluación y creación de acuerdo con la taxonomía de Bloom para la era digital (Chursches, 2009). En cierta medida se podría decir que cuando los alumnos crean objetos en RA, investigan, crean y aumentan la realidad, y la hacen al mismo tiempo más comprensible para ellos. Por otra parte, la coexistencia de los objetos virtuales y los entornos reales permite a los estudiantes visualizar relaciones espaciales complejas y conceptos abstractos, la experiencia con fenómenos que no son posibles en el mundo real, interactuar con objetos tridimensionales y el desarrollo de prácticas que no pueden ser desarrolladas en otros entornos de aprendizaje potenciados por la tecnología. La aplicación de la RA desde la perspectiva de la simulación está permitiendo la sustitución de la formación en los talleres y laboratorios por un entorno atractivo y seguro para los jóvenes usando simulación y RA: elimina los riesgos físicos asociados (quemaduras, daños oculares o envenenamiento por gases), permite ahorrar tiempo en las fases iniciales del proceso de formación, no se necesitan tantos equipos para las prácticas educativas, y reduce los costes de estas prácticas. Y como señalan Cubillo et al. (2014): “Permite la observación de experimentos o fenómenos que ocurren tras un largo periodo de tiempo (meses, años, décadas, etc.) en segundos, como por ejemplo las leyes de Mendel, aunque también nos permite el caso contrario facilitando la observación de aquello que transcurre en un instante”. Pero en su incorporación a la acción educativa se deben tener en cuenta una serie de precauciones, pues como señalan Durall et al. (2012): “En el ámbito docente, los principales retos para la adopción de la RA se centran en la capacitación y en el desarrollo de metodologías en los que se evidencie el potencial de esta tecnología para la docencia y el aprendizaje”. Para finalizar, la aplicación de la RA para su uso educativo requiere tres tipos de componentes: tecnología + creatividad + modelos educativos de apoyo; si falla uno de estos componentes, fracasará su producción y aplicación educativa.

6.4. Dificultades para la incorporación de la realidad aumentada a la educación Las dificultades que surgen para la aplicación de la RA en contextos educativos son 97

diversas, y se pueden concretar en las siguientes: – Lo novedoso de la tecnología. – La falta de experiencias educativas de desarrollo, no esporádico sino global, de implantación. – La falta de recursos y objetos de aprendizaje producidos en RA. – La capacitación del profesorado. – La necesidad de que los profesores tengan actitudes positivas para su incorporación a la práctica educativa. – La falta de experiencias educativas en el desarrollo de objetos de aprendizaje en RA, ya que la mayoría de las experiencias han sido realizadas por expertos en tecnología. Se necesita tener más prácticas educativas. – La falta de marcos conceptuales en los cuales apoyarnos para buscar prácticas educativas innovadoras en la aplicación de la RA. – La falta de investigaciones educativas que sugieran pistas para su incorporación a los contextos educativos. – Necesidad de crear centros de apoyo a los profesores para facilitarles la producción de objetos de aprendizaje en RA y su mantenimiento en servidores. – Necesidad de tener una tecnología base para su observación por parte de los estudiantes. No se puede olvidar que la incorporación de la RA a situaciones de enseñanza requiere que se contemplen una serie de principios, como son: diseñar entornos que sean lo suficientemente flexibles que hagan que su incorporación no sea un problema tecnológico sino educativo y didáctico, asumir las limitaciones que el contexto plantea, trabajar con contenidos curriculares para superar que su penetración se refiera a aspectos meramente marginales, que profesores y alumnos tengan unas meras competencias digitales, indagar sobre metodologías que pueden movilizarse en ella, producir materiales multiplataforma y que puedan ser utilizados en diferentes soportes, hacer accesibles los objetos de aprendizaje que se produzcan con estas tecnologías y la formación del profesorado en competencias didácticas para incorporar la tecnología a las prácticas educativas y que sea capaz de crear escenografías educativas enriquecedoras desde un punto de vista educativo y no meramente preciosistas desde un punto de vista estético y tecnológico. Como señalan García et al. (2010) respecto a las posibilidades educativas de la RA: “En buena parte, las posibilidades que esta tecnología puede brindar en la educación superior están todavía por descubrir y dependen más de lo que seamos capaces de imaginar e idear como aplicaciones pedagógicas que de las posibilidades de la tecnología en sí”. Pero esto pasa por dos aspectos significativos: realizar investigaciones sobre su comportamiento en situaciones de enseñanza, y la búsqueda de teorías pedagógicas y de aprendizaje que permitan justificar sus formas de utilización. De todas formas es importante desde un punto de vista educativo no olvidarse, 98

como señalan Wu et al. (2013) de que la RA “significa una variación de la realidad virtual y desempeña un papel complementario y no un sustituto de la realidad”. Para finalizar, podemos destacar dos aspectos: 1. La RA debe complementar la enseñanza, no sustituirla. 2. Debe insertarse dentro de un proyecto educativo si queremos que sea eficaz. En definitiva, para obtener un valor añadido con su incorporación a la enseñanza se deben tener muy claros los objetivos que se persiguen con su uso, y reflexionar sobre cómo la RA ayudará a alcanzarlos. De todas formas no se deben olvidar los factores que la Fundación Telefónica (2011) señala que dificultan su adopción, y que son: – La realidad aumentada se limita a dispositivos avanzados. – Los creadores de dispositivos están compitiendo para diferenciar sus plataformas. – Los dispositivos móviles ofrecen un nivel de inmersión en realidad aumentada aún pobre. – Los datos de localización son imprecisos para determinadas aplicaciones. – Las aplicaciones están limitadas por la situación del usuario. – Problemas de privacidad.

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7 Aplicaciones educativas de la realidad aumentada en contextos no universitarios La RA tiene un carácter multiformato que va desde lo visual de una pantalla mediadora entre el mundo digital y el mundo físico, a lo auditivo o lo textual e hipertextual. Por esa diversidad de formatos, la RA puede considerarse como una tecnología adecuada para la diversidad de niveles, áreas y contextos educativos. Igual se puede utilizar con niños de 3 años donde los recursos son eminentemente gráficos que con estudiantes de 18 en los que predomina la información escrita. En este capítulo se tratarán las experiencias de uso en etapas no universitarias, y se ofrecerá una muestra diversa y heterogénea que ayude a hacerse una idea de las enormes posibilidades que este recurso ofrece a docentes, estudiantes y padres. Como dentro de los niveles no universitarios existen importantes diferencias entre los niños en etapa infantil (0-6 años), los que están en la etapa primaria (6-12 años) y secundaria, las experiencias se presentarán intentando clasificarlas por niveles educativos, aunque algunas de ellas afectan a más de uno.

7.1. Usos en Educación Infantil: ejemplos de incorporación La Educación Infantil es la etapa de los primeros y más profundos aprendizajes, en la que se establecen muchas de las conexiones neuronales y en la que los canales de aprendizaje son eminentemente visuales y auditivos. Es por ello que las experiencias educativas en este nivel escolar están condicionadas especialmente por el formato comunicativo utilizado, y que han de estar fundamentadas en lo visual y en lo auditivo.

7.1.1. Valdespartera es cultura La primera experiencia que se presentará se lleva a cabo con niños de 3 años del CEIP Valdespartera 2 de Zaragoza (España) y está coordinada por Domingo Santabárbara. En ella los alumnos utilizan la RA para descubrir cómo son las esculturas que están instaladas en su barrio utilizando modelos en 3D de dichas obras y manipulándolos mediante marcadores de realidad aumentada. 101

A partir de este descubrimiento se desarrolla un mapa interactivo para realizar una ruta cultural por las principales esculturas que existen en la zona, apoyada con vídeos explicativos hechos por los propios niños y a los que se accede a través de códigos QR que colocan a los pies de cada una de las esculturas. Con ello se pretende que conozcan un poco más el barrio y el entorno del centro escolar, así como que aprendan sobre las propias obras de arte y fomentar el respeto por ellas. En la experiencia no se ha necesitado utilizar programas de diseño digital pues las esculturas digitales de este proyecto son de la biblioteca de modelos en 3D de Sketchup (www.sketchup.com) gracias a los cuales consiguen jugar con modelos de las esculturas más representativas. A cada una de estas figuras les han asignado un marcador con una aplicación alojada en www.mundobakia.com, gracias a la cual los alumnos pueden comprobar de cerca las diferentes perspectivas y visiones de las esculturas desde diferentes ángulos y posiciones, pudiendo apreciar y discernir las formas geométricas. Para contextualizar este trabajo de RA, han integrado toda la actividad a través de un mapa digital (Google Maps) que además les ayuda a darlas a conocer y facilitar el acceso virtual a la ubicación de las esculturas, incorporando también información y enlaces de interés. Esta información de cada una de las obras viene explicada en vídeos hechos por los niños que han sido colgados en su canal de Youtube. Y para aquellos vecinos que quieran visitar las esculturas en vivo, se ofrece la posibilidad de acceder a dichas explicaciones a través de códigos QR colocados en las instalaciones escultóricas y que direccionan al visitante a dichos vídeos. La información del proyecto, los vídeos y los contactos de esta experiencia están disponibles en http://valdesparteraescultura.blogspot.com.es.

Figura 7.1. Itinerario de Valdespartera es cultura. (Folleto descargable en 102

http://valdesparteraescultura.blogspot.com.es).

7.1.2. Villalba en tu mano Este es el nombre que recibe el proyecto realizado con alumnos de 4 y 5 años del colegio Antonio Machado de Villalba en Madrid y que ha sido coordinado por las profesoras Marta Reina y Sara Reina. En él se han geolocalizado diversos puntos de interés (POI) en una ruta con realidad aumentada sobre la localidad de Collado Villalba, gracias a la cual los alumnos y otros usuarios pueden acceder a diversa información del municipio en formato de texto, audio y vídeo. En su desarrollo, la clase contaba con una wiki y los alumnos decidieron junto con las maestras qué información de las páginas de su wiki querían incorporar a cada punto de la ruta, eligiendo dos imágenes para asociarlas a cada uno de ellos. De esta forma se incorporó la información textual y las imágenes en cada punto de la ruta en pequeños grupos. Con todo ello construyeron una aplicación con la ruta, que han puesto en la red para poder consultar los POI.

Figura 7.2. Aplicación de geolocalización del proyecto.

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En esta ocasión se utilizó inicialmente la aplicación Espira y a partir del curso 13-14 la aplicación Geo Aumentaty. El análisis del proceso seguido y las herramientas utilizadas pueden consultarse en la web que elaboraron para ello: http://olmedarein7.wix.com/colladovillalba#!proyecto/cwvn.

7.2. Usos en Educación Primaria: ejemplos de incorporación La Educación Primaria tiene la finalidad de proporcionar a todos los niños una educación común que haga posible la adquisición de los elementos básicos culturales, los aprendizajes relativos a la expresión oral, a la lectura, a la escritura y al cálculo aritmético, así como que alcancen una progresiva autonomía de acción en su medio. Esta etapa se organiza en áreas con un carácter global e integrador y es impartida por maestros que tienen competencia en todas las áreas de este nivel, por lo que las experiencias que se presentarán a continuación afectan a varias de ellas en el mismo proyecto.

7.2.1. El teclado de mi ordenador Experiencia llevada a cabo en 1° de Primaria en la que los niños de 6 años trabajan mediante la realidad aumentada diferentes objetivos curriculares de manera transversal de las áreas de Lengua, Matemáticas, Conocimiento del Medio y Arts & Crafts (Educación Plástica). En ella la actividad se desarrolla siguiendo una metodología de aprendizaje basado en problemas (ABP).

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Figura 7.3. Grabando auras del teclado con el iPad (http://sandiegoysanvicente.com/primerciclo/2014/03/13/1o-e-p-realidad-aumentada-ensu-p-b-l-bilingue-e-interdisciplinar/). Los alumnos desarrollan la mayor parte del trabajo en grupos cooperativos en los que se reparten las tareas. Los secretarios se encargan de gestionar el material de los grupos, y todos los componentes del equipo cogen alguna letra del teclado del ordenador, la cual personalizan en un folio y posteriormente utilizan como marcador en un gran teclado elaborado de modo conjunto. Para cada letra se realiza un vídeo explicativo que ha sido grabado por los propios alumnos utilizando diferentes tipos de dispositivos móviles y a través del cual explican (en español e inglés) la utilidad y la apreciación de la misma. Este vídeo será el aura de cada una de las diferentes letras del teclado. Posteriormente, con la aplicación Aurasma (www.aurasma.com) asignarán cada aura a cada tecla, de manera que al observar el gran teclado a través de los dispositivos móviles, podemos apreciar la información de cada una de las letras. Esta actividad ha sido llevada a cabo por la profesora Vanessa Sancho en el Colegio San Diego y San Vicente de Madrid, y la información detallada de la experiencia puede revisarse en la siguiente dirección web: http://sandiegoysanvicente.com/primerciclo/2014/03/13/1o-e-p-realidad-aumentada-ensu-p-b-l-bilingue-e-interdisciplinar/

7.2.2. Mejorando la comprensión lectora Erin Klein desarrolla su trabajo en un colegio de EE. UU. utilizando también la aplicación Aurasma, con la que crea escenas que añade como capas virtuales de imagen, vídeo y animaciones para aprender vocabulario y mejorar la comprensión lectora. Ello se lleva a cabo mediante unos carteles en papel a través de los cuales los estudiantes acceden a vídeos, imágenes e información relacionada con el vocabulario presentado, aprendiendo de este modo lo que significa cada palabra y qué es lo que representa. En la web http://www.kleinspiration.com/2013/05/using-augmented-reality-viaaurasma-in.html se puede observar cómo trabajan sus alumnos la comprensión lectora y al mismo tiempo se pueden leer sus experiencias y las de otros compañeros de profesión. También a través del citado enlace se puede ver además cómo se gestiona el aula y cómo se distribuyen los espacios de la clase, para poder llevar adelante las dinámicas educativas que describe.

7.2.3. Sonrisas de ballenas En esta ocasión son dos los ejemplos desarrollados en la Northfield School de Escobar en Buenos Aires (Argentina), uno en segundo grado de primaria y otro en quinto grado de primaria. 105

En “Sonrisas de ballenas” la actividad consiste en aumentar un libro de papel con animaciones que acompañan la redacción de los niños. Para ello se creó un libro en 3D desde la web de Zooburst (www.zooburst.com) del que se pueden ver ejemplos en el blog del curso http://segundonorthfield.blogspot.com/2011/06/la-sonrisa-de-laballena.html. En dicho blog no solo se puede observar la producción, sino también imprimir el marcador y jugar con la RA.

Figura 7.4. Libro aumentado del proyecto (http://segundonorthfield.blogspot.com.es/2011/06/la-sonrisa-de-la-ballena.html). En el quinto curso se llevó a cabo una experiencia de geometría aumentada y toda la actividad realizada se unificó en una web dedicada a la construcción, representación y geolocalización de varias construcciones realizadas con cuerpos geométricos, utilizando modelado 3D y mapas de Google. En este segundo caso la recopilación de todo el material se llevó a cabo en la web http://www.wix.com/quint0/geometriaaumentada. La actividad del proyecto se lleva a cabo con Wix. En esta experiencia los alumnos además utilizan el blog de la clase (http://quintonorthfield.blogspot.com/) para contar cómo se han divertido y cuánto han aprendido a través del juego y el trabajo en colaboración efectuado.

7.3. Usos en Educación Secundaria: ejemplos de incorporación La Educación Secundaria es la etapa educativa que completa la educación básica obligatoria. Comprende ordinariamente desde los 12 a los 16 años de edad y en esta etapa los profesores atienden las materias por especialidades. Es por ello que la 106

organización académica se reparte entre diferentes asignaturas y la división curricular se ve notablemente remarcada en la realización del trabajo en el aula.

7.3.1. Flipped Álgebra e infografías atómicas Siguiendo una metodología Flipped Classroom (clase invertida) los estudiantes de 2.° y 3.° de ESO del Colegio San Diego y San Vicente de Madrid aprenden matemáticas mediante el desarrollo de otras competencias como la lingüística, digital o artística, con ayuda de la realidad aumentada. En esta actividad se involucran los profesores César Poyatos, José Frutos y Carlos López que imparten las diferentes áreas implicadas. En su desarrollo los estudiantes tienen a su disposición unos vídeos explicativos de matemáticas y elaboran por grupos pósteres que resumen la información más relevante de los contenidos algebraicos. Estos pósteres son digitales y los realizan con Glogster (www.glogster.com). Una vez terminado el póster, cada alumno graba un vídeo explicando los conceptos trabajados, que en esta ocasión han sido los sistemas de ecuaciones de primer y segundo grado. Con estos vídeos han creado el aura, es decir, el contenido aumentado que se asigna a una parte del póster, que actúa a modo de marcador. De este modo obtienen una serie de pósteres interactivos en los que pueden visualizar sus propios vídeos con ayuda de un dispositivo móvil. Con esta actividad se trabajan las pautas para hacer una sinopsis, la redacción de un guion, la grabación de un vídeo, o los distintos métodos de resolución de ecuaciones de primer grado, segundo grado y sistemas de ecuaciones. Con ello se busca contextualizar el álgebra como una herramienta de resolución de problemas de ámbito cotidiano. La metodología empleada persigue mejorar la habilidad interpersonal para trabajar en equipo, y que los estudiantes comprendan y evalúen el trabajo de sus compañeros. Otra actividad con RA llevada a cabo en el mismo centro se refiere al área de Física. En ella los alumnos diseñan infografías digitales de los distintos modelos atómicos. Estas infografías sirven de marcadores de realidad aumentada que se enriquecen con vídeos explicativos que elaboran los estudiantes y que se vinculan mediante la aplicación Aurasma. También se enlazan páginas web y otra información relevante mediante códigos QR. Podemos observar el proceso y la actividad a través de los álbumes de fotos que los propios alumnos elaboran (http://instagram.com/p/lM5gl1tVfJ, http://instagram.com/p/lPPXNLtVWj).

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Figura 7.5. Póster del proyecto Flipped Álgebra (http://www.aulablog.com/blog/mlearning/files/2013/04/flippedgrandeesc.jpg). Las actividades descritas no son aisladas, sino que están enmarcadas en un proyecto global del centro que busca incorporar las TIC en todos los niveles y áreas de un modo transversal e interdisciplinar. El equipo de profesores lleva años realizando propuestas didácticas que incluyen el mundo digital y tecnológico. El centro participa junto a otros en el proyecto http://edumovil.es de la Universidad Autónoma de Madrid que desarrolla investigaciones y proyectos de innovación sobre el uso de la tecnología móvil en los contextos educativos.

7.3.2. De turismo por Tarrasa En el instituto Torre del Palau de Tarrasa (España) se puso en práctica un proyecto interdisciplinar y cooperativo para trabajar la información turística de la localidad. Uno de los objetivos iniciales que se perseguía era que el aprendizaje significativo con las TIC tuviera una repercusión directa en la ciudad, razón por la cual el proyecto fue coordinado por los profesores de Tecnología del centro. Los alumnos utilizaron tres herramientas principales para geoposicionar la información: 1. Layar como navegador de RA. 2. Hoppala para posicionar digitalmente los puntos de interés sobre el mapa. 108

3. Blogger como weblog que centralice toda la información de los puntos de interés. Como resultado final se generó una aplicación llamada “R+aTerrassa” disponible en las capas de Layar y en la que aparecen los puntos geolocalizados y los edificios trabajados, permitiendo al usuario del dispositivo móvil tener indicaciones de cómo llegar a ellos desde su posición, y también consultar información sobre dicho punto, como la imagen, enlaces relacionados o una explicación disponible en varios idiomas.

7.4. Usos en Bachillerato: ejemplos de incorporación Los proyectos que se presentan a continuación tienen carácter preuniversitario y dos años de duración. Tras el Bachillerato se puede ingresar en los Ciclos Formativos de Grado Superior o en la universidad tras superar las pruebas de acceso. Existen diferentes modalidades que conllevan una formación más especializada en campos como las Ciencias, las Humanidades, las Artes o la Tecnología. Esta especialización hace que las actividades con RA estén habitualmente centradas en estos campos de especialización.

7.4.1. Fito Atocha Los alumnos del Colegio Salesiano de Atocha de Madrid llevaron a cabo un trabajo de aproximación a la botánica. Una de las actividades consistió en la creación de un herbario digital y audiovisual con las plantas más características de los jardines del Buen Retiro, próximo al centro. Coordinados por la profesora Charo Fernández, los estudiantes utilizan herramientas web 2.0 y dispositivos móviles para manipular información relativa a las especies vegetales en sus diferentes formatos: texto, fotografía, vídeo, sonido, presentaciones o enlaces. El proyecto persigue utilizar la RA y las herramientas de la web 2.0 como medio de expresión y creatividad. El objetivo principal busca realizar un trabajo colaborativo entre todos los alumnos de los diferentes grupos participantes con todas sus implicaciones: saber trabajar en grupo, compartir recursos y respetar el trabajo de los demás. A través de ello, se quiere fomentar el conocimiento y la curiosidad sobre la ciudad en la que viven.

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Figura 7.6. Siguiendo una audioguía del proyecto Fito Atocha (http://farm3.static.flickr.com/2428/3805069908_25ec9d2c94.jpg). El proyecto tiene un valor importante pues se enmarca en una línea de trabajo con TIC con una ya larga historia en el centro, pues arranca en 2008 con una wiki, y poco a poco ha ido creciendo y concretándose en nuevas actividades. En lo relativo a la RA, este herbario digital se genera desde tres propuestas: con marcadores QR, con imágenes y con geolocalización. Con ello han generado rutas por el jardín del Retiro que están accesibles para cualquier persona que quiera utilizarlas a través de los trabajos de los estudiantes. Las herramientas digitales son variadas, pero en RA la elección principal ha sido la aplicación de Aulablog (http://www.aulablog.com/blog/blog/2012/07/03/app-aulablogaulablog-aumenta/). La información de este proyecto es pública y se puede acceder a ella desde http://yalocin.wix.com/fitoatocha2013.

7.4.2. Dibujo aumentado Usar realidad aumentada para explorar piezas de dibujo técnico es una experiencia educativa puesta en práctica por el profesor José María Reyes con sus alumnos de Bachillerato y cuyos detalles son accesibles desde la web http://www.lanubeartistica.es/realidad-aumentada-para-dibujo-tecnico. La actividad consiste básicamente en desarrollar las plantillas de realidad aumentada con el software Aumentaty Author y asignarles con ese mismo programa los objetos 3D que previamente se han creado con Sketchup. Cuando los estudiantes acercan la webcam 110

a la plantilla creada, con una orden del programa, la pieza emerge del papel y se pueden estudiar de esta forma cómodamente sus diferentes vistas y elementos geométricos. El objeto de esta actividad es acercar el mundo 3D al alumnado, hacerles ver el entorno 3D de determinados sistemas de representación, que tan abstracto les resulta, de forma directa y fácil. En concreto, la aplicación de esta herramienta con los estudiantes consiste en enseñar piezas en tres dimensiones que luego deben dibujar en el sistema diédrico en sus tres vistas: alzado, planta y perfil. Para compartir su experiencia, el autor ha puesto a disposición de la comunidad educativa los tutoriales creados para aprender a usar esta tecnología. Y para superar el miedo inicial que cualquier docente pueda tener, también pone a disposición del usuario algunas de las piezas en 3D para usar ya directamente con los estudiantes en el aula. Más experiencias como las presentadas pueden consultarse en la comunidad virtual creada sobre la utilización de la RA en formación, cuya dirección web es: https://plus.google.com/u/1/communities/102143147822806126247.

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8 Aplicaciones educativas de la realidad aumentada en contextos universitarios Si las experiencias de RA se están comenzando a desarrollar en los niveles no universitarios, como se ha visto en el capítulo anterior, también están alcanzando una fuerte penetración en los contextos universitarios, con experiencias tanto aisladas como claramente institucionalizadas. En el presente capítulo se presentarán algunas de ellas. Lo primero que hay que señalar, de acuerdo con Martín Gutiérrez et al. (2014), es que la RA puede ser una tecnología muy motivadora en los contextos universitarios, ayudando a que los estudiantes puedan mejorar sus conocimientos y habilidades, especialmente en materias en las que se requiera aprender teorías, mecanismos de sistemas o máquinas complejas.

8.1. Algunas aplicaciones en la enseñanza universitaria A continuación se presentan algunas iniciativas del uso de la realidad aumentada enfocadas a la enseñanza universitaria.

8.1.1. Proyecto de universidades Entre los proyectos llevados a cabo por universidades españolas, se puede destacar los siguientes. El realizado desde la Universidad de Sevilla, a iniciativa del Secretariado de Recursos Audiovisuales y NN. TT. (SAV) de esta universidad, en el que se pretende mostrar las potencialidades de la RA en la docencia universitaria. Para ello hay una web (http://realidadaumentada.us.es/) orientada a fomentar el uso de esta nueva tecnología y la recogida de impresiones de sus usuarios, a la vez que se presenta una nueva generación de recursos audiovisuales que sirven para ilustrar ciertas materias, consiguiendo enriquecer la forma de enseñar así como potenciar la versatilidad del empleo de modelos 3D derivados de softwares de aplicación científica, tales como Hyperchem, Mathematica, Sketchup, o de visualización de imágenes DICOM. Como ya se comentó en el capítulo 1 de la presente obra, desde el SAV se están desarrollando objetos de aprendizaje de RA de diferente tipología. En la página web del proyecto (figura 8.1) pueden observarse diferentes objetos elaborados hasta el momento. 113

Figura 8.1. Web del proyecto RAUS (http://realidadaumentada.us.es/). Es de resaltar que anualmente se realiza una convocatoria para que los profesores de esta universidad puedan presentar proyectos para su desarrollo. Otro de los proyectos es el llevado a cabo desde la Universidad de la Laguna, concretamente desde el grupo atRAe (grupo para el desarrollo de aplicaciones de realidad aumentada en educación) de la citada universidad que ha venido implementando esta tecnología en asignaturas de titulaciones de ingeniería y de periodismo. En esta línea, ha editado el manual ELIRA (Elementos industriales en realidad aumentada), que pretende ser una recopilación de fichas técnicas para cada uno de los elementos industriales normalizados. Las fichas incluyen información técnica más una fotografía que tiene asociado el correspondiente modelo tridimensional que puede ser visualizado mediante un visualizador de RA. Este grupo también ha desarrollado materiales de otras temáticas como: fundamentos de electricidad, lectura e interpretación de planos, prácticas de química, etc.

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Figura 8.2. Imágenes de aplicaciones del proyecto atRAe (Martín Gutiérrez et al., 2014).

8.1.2. Proyecto Magic Book Este proyecto ha sido realizado por el grupo HIT de Nueva Zelanda, en el que a través de un dispositivo visual de mano (algo parecido a las gafas 3D que se usan en el cine) se puede leer un libro real, pero que incluye escenas de RA que el usuario puede explorar. Estos materiales pueden ser aplicados a cualquier nivel educativo, basta con la adaptación de los contenidos.

Figura 8.3. Magic Book (http://www.hitlabnz.org/index.php/research/augmented-reality? view=project&task=show&id=54).

8.1.3. LearnAR

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LearnAR, eLearning with Augmented Reality, se trata de una herramienta de aprendizaje interactiva que incluye diez programas de estudio que pueden servir tanto a profesores como a estudiantes, y que los ayuda a explorar mediante la combinación del mundo real con contenidos virtuales.

Figura 8.4. LearnAR (http://bibliotecaescolardigital.es/comunidad/BibliotecaEscolarDigital/recurso/learnar/95efbf9fd67d-47d8-abda-28b4561e8666).

8.1.4. Proyecto Mentira El proyecto Mentira, desarrollado por la Universidad de Winconsin-Madison, que consiste en un juego a través del cual se pretende desarrollar las destrezas lingüísticas del español. En el juego se plantean una serie de conversaciones entre el jugador y los personajes ficticios con relación a un asesinato. Cada conversación está situada en un lugar y momento de la narrativa del juego, en algún lugar entre la realidad y la ficción.

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Figura 8.5. Proyecto Mentira (http://www.mentira.org).

8.1.5. Proyecto Care Se trata de un proyecto desarrollado por el University College of London (UCL) con el fin de proporcionar un manual de prácticas a estudiantes de Enfermería. Esto nos puede servir como ejemplo del uso que se está haciendo de estas tecnologías y de la RA en el campo de la Medicina, enfocado en general a mejorar la visualización del cuerpo humano, planificar operaciones y capacitar al personal sanitario en diversos procedimientos.

Figura 8.6. Proyecto CARE (http://blogs.city.ac.uk/care/about/). 117

En una línea similar se encuentra el proyecto de los profesores de la Universidad de Sevilla Gutiérrez, Romero y Torres (2015) denominado “Manual de Enseñanzas de Prácticas en Cirugía Bucal”, donde los alumnos cuentan con diferentes ejemplos de aplicación de la RA dentro del material impreso.

8.1.6. Proyecto EDULOC En este caso nos encontramos ante un entorno tecnológico y metodológico que incorpora dispositivos móviles con GPS para el trabajo en proyectos sobre el territorio. Puede ser utilizado en todos los niveles educativos incluido el universitario y permite que cualquier persona interesada pueda crear, tanto de manera individual como en grupo, itinerarios, escenarios y experiencias basadas en la localización.

Figura 8.7. Proyecto EDULOC (http://fundacioitinerarium.org/eduloc/?lang=es).

8.1.7. Proyecto AR.KEY La Universidad de Valencia (España) ha desarrollado un proyecto cuyo objetivo general es mejorar las competencias clave (matemáticas y ciencia y tecnología) de los trabajadores no cualificados del sector de la edificación, mediante la utilización de un sistema de formación secuenciado en módulos formativos, con el objeto de simular, mediante RA, así como otros recursos multimedia, el entorno real de una obra, con el fin de que los alumnos destinatarios puedan ver y practicar las distintas operaciones de cálculo básico y mediciones relacionadas con las actividades de replanteo, rediseño, provisión de materiales, etc., como elemento didáctico de apoyo al proceso de aprendizaje cuyo objetivo general es mejorar las competencias clave en materia de matemáticas y en ciencias y tecnología de los trabajadores no cualificados del sector de la edificación (http://www.uv.es/uvweb/institut-universitario-investigacion-roboticatecnologias-informacion-comunicacion-IRTIC/es/grupos-investigacion/artec/proyectosactuales/ar-key-realidad-aumentada-aplicada-formacion-competencias-clave118

1285895459470/ProjecteInves.html?id=1285915923276).

8.1.8. Proyecto Augmented Reality Sandbox La Universidad de Davis en California ha desarrollado un simulador en realidad aumentada (Augmented Reality Sandbox) con simulación en tiempo real del flujo de agua, que permite a los usuarios crear modelos topográficos por la configuración de arena real, que luego se aumentó en tiempo real por un mapa de colores, líneas de contorno topográfico y agua simulada. El sistema enseña conceptos geográficos, geológicos e hidrológicos, tales como leer un mapa topográfico, el significado de las curvas de nivel, cuencas, zonas de captación, diques, etc. La caja elaborada de arena se exhibe en museos de ciencias, tales como el de la Universidad de California en Davis, el Tahoe Environmental Research Center (TERC) o el Lawrence Hall of Science. Puede accederse al proyecto en la siguiente dirección web: http://idav.ucdavis.edu/~okreylos/ResDev/SARndbox/.

8.1.9. Proyecto Laboratorio de física con RA Desde el Instituto de Biocomputación y Física de la Universidad de Zaragoza (BIFI) se ha desarrollado un “laboratorio de realidad remota” que está basado en la RA. En el proyecto se han elaborado una serie de unidades didácticas de física con el objetivo de que los alumnos sean capaces de comprender de una forma más atractiva y precisa los conceptos que están estudiando en clase. El control de los experimentos por parte del alumno se hace a través de la web, donde se visualiza un sistema físico real de péndulo, muelle y polea. Para cada uno de ellos nos proponen llevar a cabo de forma guiada experimentos con diferentes niveles de dificultad (figura 8.8).

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Figura 8.8. Proyecto Laboratorio de física con RA http://rincones.educarex.es/fyq/index.php/blog/recursos-destacados/item/57-laboratoriode-f%C3%ADsica-con-realidad-remota. Como se puede entender, con estas experiencias no se acaban los proyectos que se están poniendo en marcha para la aplicación de la RA en la enseñanza y la formación universitaria. Se recomienda al lector, por una parte, la revisión de los diferentes proyectos Horizon efectuados por The New Media Consortium, y que pueden revisarse en la siguiente dirección web: http://www.nmc.org/nmc-horizon/, y por otra, la revisión de los diferentes proyectos descritos en la comunidad virtual: “Realidad aumentada para aumentar la formación” (https://plus.google.com/u/0/communities/102143147822806126247).

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Índice Anteportada Portada Página de derechos de autor Índice Prólogo 1. Conceptos previos

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1.1. El concepto de realidad aumentada 1.1.1. Lo real y lo virtual 1.1.2. Hacia una definición de la realidad aumentada 1.2. Propiedades básicas de la realidad aumentada

2. Tipos de realidad aumentada

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2.1. Tipos de realidad aumentada de acuerdo con el componente físico 2.2. Tipos de realidad aumentada de acuerdo con el componente virtual 2.3. Tipos de realidad aumentada de acuerdo a su funcionalidad

3. La construcción de recursos de realidad aumentada (I) 3.1. Aspectos técnicos de su funcionamiento 3.1.1. Requisitos técnicos de los dispositivos 3.1.2. El lenguaje de programación 3.2. La construcción del vídeo alpha

4. La construcción de recursos de realidad aumentada (II) 4.1. La construcción del recurso de contenido 3D 4.1.1. Extracción de recursos a partir de objetos reales 4.1.2. Reconstrucción y modelado de los objetos 3D 4.1.3. Software de postproducción para construir recursos digitales de contenido 3D 4.2. La construcción del recurso de contenido 360° 4.2.1. Construcción de imágenes panorámicas 4.2.2. Inmersiones 360°

5. Fundamentos psicológicos de su efectividad 5.1. La lectura sobre el papel es más eficiente que sobre la pantalla 5.2. Captar la atención es condición necesaria para el aprendizaje consciente 126

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54 55 55 58 64 67 68 70

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5.3. El recuerdo se facilita gracias a la combinación de elementos 5.3.1. La intervención de más de un sentido 5.3.2. La dependencia del contexto, la familiaridad y la organización subjetiva 5.3.3. La relevancia emocional

6. Posibilidades educativas de la realidad aumentada 6.1. 6.2. 6.3. 6.4.

83 83 84 86

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Aspectos introductorios a su uso educativo Aspectos que justifican su incorporación educativa Algunas justificaciones desde la investigación Dificultades para la incorporación de la realidad aumentada a la educación

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7. Aplicaciones educativas de la realidad aumentada en contextos no universitarios

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7.1. Usos en Educación Infantil: ejemplos de incorporación 7.1.1. Valdespartera es cultura 7.1.2. Villalba en tu mano 7.2. Usos en Educación Primaria: ejemplos de incorporación 7.2.1. El teclado de mi ordenador 7.2.2. Mejorando la comprensión lectora 7.2.3. Sonrisas de ballenas 7.3. Usos en Educación Secundaria: ejemplos de incorporación 7.3.1. Flipped Álgebra e infografías atómicas 7.3.2. De turismo por Tarrasa 7.4. Usos en Bachillerato: ejemplos de incorporación 7.4.1. Fito Atocha 7.4.2. Dibujo aumentado

8. Aplicaciones educativas de la realidad aumentada en contextos universitarios 8.1. Algunas aplicaciones en la enseñanza universitaria 8.1.1. Proyecto de universidades 8.1.2. Proyecto Magic Book 8.1.3. LearnAR 8.1.4. Proyecto Mentira 8.1.5. Proyecto Care 8.1.6. Proyecto EDULOC 8.1.7. Proyecto AR.KEY 127

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8.1.8. Proyecto Augmented Reality Sandbox 8.1.9. Proyecto Laboratorio de física con RA

Bibliografía

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