Potenciación de entornos de aprendizaje a través de los recursos de Realidad Aumentada. VII FORO ACADÉMICO DE DISEÑO EN EL 10o FESTIVAL INTERNACIONAL DE LA IMAGEN / Manizales 2011. Por José David Cuartas y Felipe César Londoño

1. Potenciación de entornos de aprendizaje a través de los recursos de Realidad Aumentada
José David Cuartas * Felipe César Londoño **
Media Lab Manizales, Universidad de Caldas, Manizales, Colombia
* ** Josedavidcuartas@sologicolibre.org felipecl@ucaldas.edu.co
Resumen
La realidad aumentada (RA) es una tecnología
emergente de visualización, que permite la
superposición de información virtual sobre el mundo
real [1]. Ahora disponible para casi cualquier persona,
gracias a unas nuevas "herramientas de autor"
diseñadas para no programadores, que le permiten a
los desarrolladores de contenidos, crear formas
alternativas de manipulación, integración e interacción
con imágenes, sonidos e información, en tiempo real.
Dandole a los usuarios, experiencias inmersivas
donde ellos puede ver información adicional sobre el
mundo real (lo que les ayuda a comprender conceptos
complejos). Por esta razón, se explora el principal
software de "herramientas de autor" disponibles para
la realidad aumentada, y se muestra cómo se puede
utilizar fácilmente para mejorar los ambientes de
aprendizaje y convertirse en una prometedora
tecnología en la enseñanza.
Palabras clave
Realidad Aumentada, Herramientas de autor, los
ambientes de aprendizaje.
Introducción
En los últimos años, las nuevas tecnologías de
interacción y de visualización, como la realidad
aumentada, se han utilizado y desarrollado por unos
pocos Medialabs al rededor del mundo. Lo cuales han
realizado desarrollos interesantes para mostrar lo que
es posible hacer con la RA y cómo esta tecnología
puede ser usada para muchos propósitos diferentes.
En el campo de ambientes de aprendizaje, el Human
Interface Technology Laboratory (Hitlab), de Nueva
Zelanda, ha desarrollado algunos ejemplos para
mostrar cómo la realidad aumentada puede ser usada
para proporcionar a los usuarios experiencias ricas en
interacción multimedia.
Un buen ejemplo, es el "MagiPlanet Virtual Solar
System", que utiliza realidad aumentada para enseñar
a la gente acerca de los planetas del Sistema Solar.
Figura 1: Imágenes del MagiPlanet Virtual Solar System de Hitlab
Otro buen ejemplo, es el "Augmented Reality Volcano
Kiosk" que enseña a la gente sobre los volcanes y las
placas tectónicas.
Figura 2: Imágenes del AR Volcano de Hitlab
Hay muchos otros desarrollos interesantes, además
de los ejemplos anteriores. Pero la limitación principal
de todos estos desarrollos, es que han sido
desarrollado usando el lenguaje de programación C y
el ARToolKit [8] ( el cual es una librería de
reconocimiento de visión por computadora que
permite la creación de aplicaciones de realidad
aumentada). Y por tal motivo fue que durante algunos
años, si alguien quería hacer algo similar, tenía que
ser un programador avanzado en lenguaje C.
Ésto ademas significaba que durante este tiempo, los
diseñadores, artistas, educadores y no los
programadores no podían crear fácilmente sus
propias aplicaciones de realidad aumentada y
contenidos.
Aproximación
Al inicio de esta investigación se encontraron tres
necesidades básicas para el uso y creación de
contenidos de realidad aumentada en el campo de
ambientes de aprendizaje: la primera, herramientas
de autor de RA, la segunda, desarrolladores de
contenidos de RA y la tercera, contenidos libres de
RA. Debido a que hasta ese momento no existinan
herramientas de autor libres para los no
programadores [2], había muy pocos desarrolladores
de contenidos (ya que esta tecnología estaba
disponible principalmente solo para programadores
[2]), y no había contenidos libres de RA disponibles,
ya que la mayoría eran desarrollos cerrados.
Así, por estas razones, la realidad aumentada fue una
tecnología desconocida por muchos diseñadores y
artistas [2]. Ya que no había suficiente documentación
para su fácil uso y los kits de herramientas de
programación disponibles eran difíciles de modificar y
adaptar a las necesidades particulares.
Pero, afortunadamente, después de un tiempo,
algunos proyectos de software fueron creados para
llenar este vacío.

2. Herramientas de programación y de autor
Las herramientas de programación son recursos que
están disponibles para ayudar y facilitar el proceso de
programación de aplicaciones de realidad aumentada
para diferentes lenguajes de programación. Las
herramientas principales son: el ARToolKit [8] para el
lenguaje C, el NyARToolkit [9] para lenguajes como
Java, C # y Android, y el FlarToolkit [10] para el
lenguaje ActionScript3.
Pero, para los no-programadores solo había unas
pocas herramientas de autor para la creación de
aplicaciones de realidad aumentada. Y para esta
investigación fueron exploraradas dos de estas
herramientas de autor: Catomir y BuildAR.
Catomir [4] es una herramienta de autor, no libre, de
programación visual, que sólo funciona en Microsoft
Windows y permite a los usuarios crear programas
complejos, sólo adicionando componentes y
conectandolos con otros. (Desarrollado por Jürgen
Zauner en 2004).
Figura 3: Catimir Herramienta de creación de la interfaz.
Usando Catomir, se desarrollaron algunos contenidos
interactivos, para analizar el rendimiento de esta
herramienta de autor.
Figura 4: Ejemplos desarrollados con la herramienta de autor “Catomir”
En la figura 4, el ejemplo (a) es una aplicación para
enseñar la pronunciación de las vocales en español,
así que cuando el usuario toque cada vocal, puede
escuchar la pronunciación. El ejemplo (b) es una
prueba de selección de opciones, ya que la aplicación
le preguntará al ususario si está feliz, por lo que si
toca el boton de "si", entonces aparece una cara feliz,
o si toca no, entonces aparece una cara triste. El
ejemplo (c) es una demostración de la Teoría del
Color, en la que el usuario escoge dos colores
primarios con dos patrones diferentes y en el tercer
patrón aparece el color que se obtiene cuando se
mezclan dichos colores. El ejemplo (d) es solo para
interactuar con modelos 3D complejos, como en este
caso con la Torre Eiffel. El ejemplo (e) es un
reproductor interactivo de música, donde el usuario
puede reproducir, pausar y detener la canción tocando
los patrones. Y finalmente el ejemplo (f) es un
rompecabezas de la realidad aumentada.
BuildAR [5] es una herramienta de autor muy basica,
non libre, que sólo funciona en Microsoft Windows y
permite a los usuarios crear aplicaciones simples de
RA. (Desarrollado por el Human Interface Technology
Laboratory. En 2008).
Figura 5: BuildAR Herramienta de creación de la interfaz.
Método
Ésta fue una investigación aplicada, que surgió como
resultado de una investigación exploratoria previa [3].
Enfocada hacia los educadores, diseñadores, artistas
y no-programadores que desean desarrollar
contenidos interactivos con la Realidad Aumentada,
sin mayor conocimiento técnico o habilidades.
Primero, se exploraron algunos ejemplos de
contenidos de aprendizaje desarrollados utilizando la
realidad aumentada y después los principales
recursos de software como herramientas de
programación y herramientas de autor, para utilizar y
desarrollar esta aplicaciones de realidad aumentada.
Luego, se desarrollaron dos nuevas herramientas de
autor para proporcionar a los no programadores,
herramientas más fácil de usar. Con base en la
metodología de desarrollo de código abierto, pero
siguiendo la filosofía y los valores del movimiento del
Software Libre. Ésto se hizo usando el modelo de
prototipado para el desarrollo de software, con un
algoritmo de diseño “Top-down” y “Bottom-up”, y
programación modular .

3. Desarrollos
En la investigación, se desarrollaron dos
herramientas de autor libres : el ATOMIC Authoring
Tool [6], y el ATOMIC Web Authoring Tool [7].
El ATOMIC Authoring Tool es un software libre,
multiplataforma, que funciona en Windows, Linux y
Mac, que fue desarrollado para permitir a los usuarios
el poder crear fácilmente aplicaciones independientes
de RA, con sólo unos pocos clics del mouse.
(Desarrollado por José David Cuartas en el 2009.)
Figura 6: Interfaz de ATOMIC Authoring Tool
Y el ATOMIC Web Authoring Tool es un software libre,
que funciona en Windows y Linux, que fue
desarrollado para permitir a los usuarios el poder
crear aplicaciones de RA que pueden insertarse
dentro de páginas web, con sólo unos clics.
(Desarrollado por José David Cuartas en el 2010.)
Figura 7: Interfaz de ATOMIC Web Authoring Tool.
Los principales objetivos de estas dos herramientas
de autor fue: Tratar de ser fácil de modificar (tanto en
el código fuente como en la interfaz). Buscando ser
fácil de adaptar para cualquier necesidad en
particular. Ser multi plataforma. Y buscar ser fácil e
intuitivo de usar.
La interfaz, persigue la idea de que el menú debería ir
a donde está el cursor (No como las interfaces
gráficas de escritorio tradicionales, donde el usuario
debe mover el cursor hasta donde está el menú).
Por tal motivo, para estas dos herramientas de autor
que se desarrollaron, se eligió una interfaz de “pie
menu” para permitir a los usuarios un acceso más
rápido a todas las opciones en la herramienta de
autor. Y también, la interfaz ha sido desarrollado para
ser muy fácil de modificar (sólo se debe editar un
archivo png).
La interacción con estas herramientas de autor
mezcla interfaces tradicionales de escritorio (como las
ventanas y los iconos) con interfaces tangibles de
usuario (como los patrones de RA) y las interfaces de
percepción de de usuario (como las cámaras).
El código fuente, se escribió en el simple pero
poderoso lenguaje de programación: "Procesing", con
el objetivo de ser lo más simple posible, para que
pudiera ser fácil de entender lo que va a hacer cada
línea en el código, y permitir que prácticamente
cualquier persona pudiera modificarlo .
Además, fueron creados en forma de módulos, para
permitir a la interconexión con diferentes aplicaciones
y dispositivos (como Pure Data), a través del uso de
estándares y protocolos abiertos (como el OSC).
Y, por último, estos desarrollos también buscan ser
una tecnología transferible a través de la traducción
del código y la interfaz al: Español, Inglés, japonés e
italiano.
Discusión
Es muy común que los diseñadores y los artistas no
usen software libre para sus propias necesidades, y
menos aún, que ellos mismos creen software libre
para sus propios proyectos.
Pero, en esta investigación se optó por utilizar y
desarrollar herramientas de software libre, porque se
encontró que tienen menos requisitos de hardware, se
puede modificar, proporcionan actualizaciones gratis,
rápidas y constantes, son más baratos que el software
propietario, tienen comunidades muy activas y fuertes
que proporcionan apoyo, también ayuda a compartir
experiencias, y muchos de estos recursos son multi
plataforma.
Por todas estas razones, podemos afirmar con
certeza que el software libre es un buen recurso para
desarrollar proyectos de arte y diseño.
Conclusión
La realidad aumentada es una poderosa herramienta
para futuros proyectos de diseño de información . Una
prometedora tecnología de enseñanza para mejorar
los ambientes de aprendizaje, porque ayuda a los
usuarios a visualizar y explicar conceptos complejos.

4. Puede ser utilizado como herramienta adicional para
reducir la brecha tecnológica, ya que utiliza metáforas
del mundo real y por lo tanto los usuarios no
necesitan instrucción especial para usar esta
tecnología.
Proporciona a los usuarios una experiencia
multimedia más envolvente y rica en interacción que
les permite acceder a la información de una forma
más rápida y eficaz.
Y, es un recurso efectivo en la enseñanza, ya que
permite mejorar la atención y el interés en los
contenidos de aprendizaje.
Agradecimientos
Esta investigación fue apoyada por el Center of
Experimental Media Arts (CEMA) en el Srishti School
of Art, Design and Technology (Bangalore, India), y el
Programa de Diseño Visual de la Universidad de
Caldas (Manizales, Colombia), a través de un
convenio firmado entre estas dos universidades.
Referencias
[1] Billinghurst, M. (2003). No More WIMPS: Designing
Interfaces for the Real World. Recuperado Octubre 25,
2010 desde http://hitlabnz.org/publications/2003-
CHINZ-keynote.pdf
[2] Lee, G., Kim, G. J., Billinghurst, M. (2004).
Directing Virtual Worlds: Authoring and Testing
for/within Virtual Reality based Contents. Recuperado
Octubre 25, 2010 desde
http://www.hitlabnz.org/publications/2004-ICAT-AuthoringTestingInVR.
pdf
[3] Monsalve, M., Castrillon, A., Cuartas, J. D. (2007).
Exploración teórica de la realidad aumentada y su
posible incidencia en el diseño visual. Recuperado
Octubre 25, 2010 desde http://
sologicolibre.org/jose/archivos/ExploracionTeoricaReal
idadAumentada.pdf
[4] Zauner, J. (2004). Catomir Authoring Tool.
[Homepage]. Recuperado Noviembre 04, 2010 desde
http://staff.fh-hagenberg.at/jzauner/CATOMIR.html
[5] HIT Lab NZ. (2008). BuildAR Authoring Tool.
[Homepage]. Recuperado Noviembre 04, 2010 desde
http://www.buildar.co.nz/
[6] Cuartas, J. D. (2009). ATOMIC Authoring Tool.
[Homepage]. Recuperado Noviembre 02, 2010 desde
http://sologicolibre.org/projects/atomic/en/
[7] Cuartas, J. D. (2010). ATOMIC Web Authoring Tool.
[Homepage]. Recuperado Noviembre 02, 2010 desde
http://sologicolibre.org/projects/atomicweb/en/
[8] Kato, H. (1999). ARToolKit computer vision library.
[Homepage]. Recuperado Noviembre 04, 2010 desde
http://www.hitl.washington.edu/artoolkit/
[9] Nyatla. (2008). NyARToolkit computer vision library.
[Homepage]. Recuperado Noviembre 04, 2010 desde
http://nyatla.jp/nyartoolkit/wiki/index.php?
FrontPage.en
[10] Tomohiko, K. (2009). FLARToolKit ActionScript3
computer vision library.[Homepage]. Recuperado
Noviembre 04, 2010 desde
http://libspark.org/wiki/saqoosha/FLARToolKit/en