Avances en la tecnología XR

Matthew O'Donnell

Esta sección revisa los avances en tecnologías y aplicaciones de realidad extendida (XR) en 2022. Para hacerlo, analiza los resúmenes de los artículos de 2022 publicados en Frontiers in Virtual Reality , Virtual Reality, and Presence: Virtual and Augmented Reality para identificar términos clave, temas y tecnologías. Los hallazgos se organizan en tres secciones: temas de investigación, que profundizan en cómo se utilizan las tecnologías XR en la investigación, el hardware y el software. Los temas principales del corpus de resúmenes de revistas se identifican mediante el modelado de temas (Bl e i et al., 2003) y el análisis cualitativo. Para obtener más información sobre la metodología, consulte el apéndice. Los temas a continuación se presentan en orden de frecuencia de aparición en los artículos.

Temas

Tema 1: Experiencia y percepción en entornos inmersivos

Casi la mitad (48%) de los artículos analizados tienen contenido centrado en el desarrollo y prueba de entornos inmersivos e interactivos en realidad virtual (VR) y realidad aumentada (AR). Los términos asociados incluyen experiencia , percepción , interacción , entorno , avatar , inmersivo , móvil , retroalimentación y aplicación . Los estudios miden la efectividad de varias características inmersivas en el mapeo (Cheng et al., 2022) , exhibiciones (Rau et al., 2022) y tareas de navegación (Stefanucci et al., 2022) . Varios artículos se centran en la descripción experimental y la validación de la percepción visual (Wu et al., 2022) , de las extremidades (Kruijff et al., 2022) y de objetos (He et al., 2022) , así como en la comparación de datos recopilados de experimentos del mundo real y de realidad virtual (Cowlyn & Dalton, 2019; Sinclair et al., 2022) y pruebas de definiciones de inmersión (Norton et al., 2022) . Este tema tiene la asociación más fuerte con términos de hardware como Oculus Rift, HMD (pantalla montada en la cabeza), auriculares y controlador.

Tema 2 - Educación, aprendizaje y simulación clínica

La cuarta parte restante de los artículos representa este tema y se centra en el uso de enfoques VR y XR en entornos educativos y para la formación a través de la simulación. Los términos asociados incluyen educación , estudiante , entrenamiento , simulación , medicina , experimento y participante . Los ejemplos de enfoque son la aplicación de XR a la formación médica (Désiron et al., 2022; Rother & Spiliopoulou, 2022; Zikas et al., 2022) y entornos de simulación de trauma sin la necesidad de un instructor (Lombardo et al., 2022). Los entornos educativos incluyen comunicación (Carnell et al., 2022), periodismo (Li & Lee, 2022) , aplicación de la ley (Kent & Hughes, 2022; Kishore et al., 2021) , servicios de emergencia (Hammar Wijkmark et al., 2019) e industria pesada (Obukhov et al., 2022) . Además, este tema incorporó un grupo de estudios experimentales centrados en medir las respuestas cognitivas y emocionales centrales a la RV en las esferas de la memoria (Cadet et al., 2022), valencia y excitación , y adicción ( Oberdorfer et al., 2022) .

Tema 3 - Uso terapéutico

Los términos asociados incluyen tratamiento , grupo , intervención , ansiedad , exposición , miedo , dolor , paciente y terapia . Los artículos agrupados en este tema tienen un enfoque central en el uso terapéutico de la tecnología XR. Los grupos objetivo incluyen veteranos (Appel et al., 2022), personas que sufren dolor, específicamente víctimas de quemaduras pediátricas (Smith et al., 2022), niños sometidos a procedimientos médicos (Yilmaz & Canbulat Sahiner, 2022) , adultos mayores con dolor de espalda (Stamm et al. al., 2022), aquellos con trastornos de adaptación (Quero et al., 2022; Rachyla et al., 2022) , deterioro cognitivo (Cuesta et al., 2022) y TEPT (Roy et al., 2022).

Tema 4 - Adopción y uso del consumidor en rehabilitación e investigación social

Los términos asociados a este tema incluyen social , ciberenfermedad , rehabilitación , accidente cerebrovascular , extremidad , cinemática , intervención , consumidor y paciente . Los artículos incluyen el examen de los factores psicológicos en la adopción de la tecnología XR por parte del consumidor (Chassin & Ingensand, 2022; Cummings et al., 2022; Fong et al., 2022) , la prueba de la naturaleza incorporada de la cognición (Oker, 2022) , contextos de rehabilitación de accidentes cerebrovasculares (Amini Gougeh & Falk, 2022; Augenstein et al., 2022) , facilitación de narrativas personales (Vallance & Towndrow, 2022) y medición de acercamiento/evitación en el trastorno de ansiedad social (Kiser et al., 2022) .

Tema 5 - Evaluación de respuestas y actitudes fisiológicas

Los términos asociados a este tema incluyen auditivo, visual , escena , visión , actitud y sesgo . Los focos de los artículos en este grupo cubren la medición de actitudes en un entorno inmersivo usando un auricular y controladores Oculus Rift (Gu et al., 2022), adaptación sensoriomotora usando un controlador HTC Vive (Wähnert & Gerhards, 2022) , respuesta de audio espacial usando un visor Oculus (Kim et al., 2022) y representación de manos en realidad virtual usando controladores manuales Oculus (Pohl & Mottelson, 2022) .

Tema 6 - Varios

Si bien a primera vista puede no parecerlo, este fue el menos diferenciado de los grupos temáticos. Incluía términos como cultural, patrimonio, deporte, juego, resultado y correcto . Varios artículos de este grupo sirven para dar correcciones o retractaciones de hallazgos publicados anteriormente (Chiarovano et al., 2022; Harborth & Kümpers, 2022; Smith et al., 2022) y el mal uso de los dispositivos de medición existentes, como el cuestionario de simulación de enfermedad (SSQ) (Brown et al., 2022). Solo un puñado de artículos están fuertemente asociados con este tema.

Hardware

Muchos de los artículos del corpus hacen uso de dispositivos de hardware disponibles comercialmente o en el mercado desarrollados originalmente para aplicaciones de juegos y entretenimiento (aunque esto no siempre está claro o se menciona en forma abstracta). Estos incluyen unidades de pantalla montadas en la cabeza (HMD) como Oculus Rift, Microsoft Hololens y HTC Vive. Muchos de los estudios no utilizaron las últimas tecnologías disponibles ni posiblemente más inmersivas físicamente como las cintas de correr XR. A su vez, los avances técnicos en la investigación de las ciencias sociales sobre XR son menos evidentes respecto al nuevo hardware y más evidentes en las nuevas aplicaciones de hardware y software XR existentes más allá del alcance original de los dispositivos.

Los estudios metodológicos y evaluativos se centran en la comparación de diferentes sistemas (De Paolis & De Luca, 2022). Otros estudios han tratado de validar la precisión y la suficiencia de estos dispositivos de hardware para tareas clínicas y de precisión (Benmahdjoub et al., 2022; Dong et al., 2022; Kelly et al., 2022; Moinnereau et al., 2022; Rojo et al., 2022; Sansone et al., 2022), y sus restricciones y limitaciones (Brunzini et al., 2022; Lamb et al., 2022) . También hay trabajo sobre modificar o aumentar estos sistemas de hardware comerciales, por ejemplo, cambiando el sistema de seguimiento en un HMD (Monica & Aleotti, 2022; Stellmacher et al., 2022) . Si bien los HMD son, como era de esperar, un enfoque principal, se está trabajando para probar, aumentar y desarrollar controladores (por ejemplo, el controlador de mano Vive, el brazalete MYO). Otros documentos describen la especificación, la creación de prototipos y el desarrollo de nuevas plataformas, como el 'controlador háptico de realidad virtual' de Triggermuscle (Stellmacher et al., 2022) , un ' lápiz óptico de retroalimentación háptica' (Kudry & Cohen, 2022) y un 'controlador de pie estimulador de la suela' (Kruijff et al., 2022) . Un puñado de documentos, en particular los que se centran en AR, analizan las plataformas basadas en teléfonos inteligentes que no requieren hardware HMD extenso (De Paolis & De Luca, 2022; De Witte et al., 2022; Zhang & Kajimoto, 2022) .

También hay cierta discusión y atención sobre los desafíos de la multiplicidad y el cambio de estándares en hardware y software (Weber et al., 2022) . Si bien esto es común durante el periodo temprano de la innovación y adopción tecnológica, se necesitan trabajos futuros y desarrollos de la industria para un conjunto de características más uniformes y universales que estén disponibles en todas las plataformas de hardware.

Software

Al igual que con el hardware, muchos de los estudios en el corpus hacen uso de plataformas de software XR establecidas con fundamentos en la industria de los juegos. Motores de juego como Unreal Engine 4, Wwise 3D (Fırat et al., 2022; Hejtmánek et al., 2022) y Unity (Augenstein et al., 2022; Gnacek et al., 2022; Oliva et al., 2022; Zhou et al., 2022) , que también se utilizan para aplicaciones gráficas en 3D, están diseñadas específicamente para la extensibilidad. Muchos de los documentos antes mencionados presentan nuevas bibliotecas o extensiones construidas sobre estos motores específicos. Si bien los motores Unity 3D y Unreal tienen versiones gratuitas disponibles, no son software de código abierto y, debido a su uso comercial por parte de los desarrolladores de juegos, tienen licencias basadas en suscripción y regalías. Sin embargo, los complementos y extensiones construidos sobre ellos se pueden lanzar con código abierto (por ejemplo, EmteqVR SDK). Esto se discute en Gnacek et al., ( 2022) , a través de la plataforma de rehabilitación descrita en Augenstein et al., ( 2022) o a través de licencias gratuitas para uso no comercial (p. ej., QuickVR) en Oliva et al., ( 2022) . Algunos de los kits de herramientas ampliamente utilizados, como el kit de herramientas de realidad mixta de Microsoft y los complementos para SteamVR, también tienen licencias de código abierto (aunque SteamVR en sí tiene licencias comerciales y de uso personal gratuito).

Un puñado de artículos presentan un nuevo desarrollo de software ya sea para la aplicación XR general (pero enfocado en una dimensión específica como la reconstrucción de escenas 3D (Dietz & Grubert, 2022) ), para una aplicación específica (por ejemplo, educación médica (Timonen et al., 2022)) , o uso militar para la visualización del campo de batalla interactivo (Boyce et al., 2022) ). Dengel et al. proporciona una revisión de los conjuntos de herramientas de creación para su aplicación en la educación (Dengel et al., 2022) . La captura de movimiento de cuerpo completo en tiempo real (MoCap) es una herramienta esencial para permitir la simulación del sistema y la experiencia del usuario de interacción física y social natural inmersiva. Zeng y colegas (2022) describen el desarrollo de PE-DLS, un método novedoso para realizar MoCap e implementarlo utilizando un auricular HTC Vive y cinco rastreadores Vive (Zeng et al., 2022) . La mayor parte del desarrollo de software descrito está dirigido a PC tradicional y hardware de juegos, pero un par de artículos en el corpus destacan el software para plataformas móviles, como un sistema de generación de modelos basado en tablas (Arnaud et al., 2022).

Por último, un par de artículos crean paradigmas o enfoques de desarrollo de software diseñados para hacer más accesible la creación de entornos XR. Por ejemplo, ARNugget es un concepto de creación basado en patrones (Rau et al., 2022), al igual que los nuggets de RV que forman parte del software VR Forge (Horst et al., 2022) . Cabe mencionar la aparición de algunos indicios iniciales hacia la adopción de la inteligencia artificial para la generación de entornos y como enfoque complementario de desarrollo de software (VanHorn & Çobanoğlu, 2022).

Referencias

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