Transformación de la IU: la interfaz del mañana la diseñamos hoy (parte 4 de 5)
El mundo real se combina con el virtual para crear y compartir en 3D con la tecnología Intel® RealSense™
Miremos alrededor. En nuestro mundo de tres dimensiones, los objetos se pueden ver desde cualquier ángulo y es posible medir su tamaño y percibir cuán cerca o lejos están con relación a su entorno. Pero cuando capturamos esos objetos para mostrarlos a otras personas, por lo general recurrimos a imágenes fijas o animadas bidimensionales. La explicación es simple: la captura de imágenes 3D ha venido siendo demasiado cara y complicada para todo aquel que no sea un profesional capacitado o un verdadero entusiasta.
Las innovaciones recientes están cambiando la situación. Con poco esfuerzo, el público general puede usar tabletas electrónicas para ver cómo luce con diferentes pares de gafas virtuales. Hay aplicaciones similares de Android* e iOS* para previsualizar muebles, ropa, juguetes y otros objetos virtuales, e interactuar con ellos. En la mayoría de los casos, el inventario 3D que emplean estas aplicaciones ha estado limitado a contenido creado previamente por profesionales.
Las cámaras 3D Intel® RealSense™ pronto pondrán en las manos de todos el escaneo y las impresiones 3D, y también la posibilidad de compartir en 3D. En combinación con el seguimiento de manos y dedos, las órdenes por voz, el análisis facial y la realidad aumentada que ofrece la tecnología Intel® RealSense™, posibilitarán a la gente interactuar de manera natural con objetos reales y virtuales, e imprimirlos en 3D. Las aplicaciones serán muy variadas, desde prácticas (ventas, medicina, diseño, educación) hasta para entretenimiento (juegos, filmación de películas, participación social).
3D Systems, Autodesk y DotProduct son empresas de vanguardia con mucha experiencia en creación de contenidos e impresión 3D. Están implementando la tecnología Intel RealSense con la meta de que todos podamos hacer capturas en 3D y compartirlas.
Ver e imprimir en 3D
3D Systems, fundada por Chuck Hull, el inventor de la impresión 3D, ha brindado servicios a los sectores automotriz, aeroespacial, médico y de diseño industrial desde 1986. En la actualidad, su interés principal es democratizar la impresión 3D. “La cámara 3D Intel RealSense es ideal para lo que nos proponemos”, dijo Ping Fu, directora ejecutiva de 3D Systems. “Hace dos años, la mayoría de los escáneres 3D costaban entre 10.000 y 50.000 dólares estadounidenses. Con las cámaras 3D Intel RealSense, los usuarios tendrán acceso a escáneres 3D integrados en su PC, 2 en 1, todo en uno, Ultrabook™ o tableta.
3D Systems está trabajando en dos aplicaciones de escritorio que aprovechan la tecnología Intel RealSense en las PC: 3DMe* y SENSE*. Creamos ambas con el SDK de Intel® RealSense™ 2014.
Con 3DMe, el usuario puede poner su rostro en su personaje favorito; por ejemplo, un jugador de la NBA, Borg de Viaje a las Estrellas, un esquiador de snowboard, una princesa o lo que se le ocurra (Figura 1). Después de capturado, el personaje se puede imprimir en 3D, animar o compartir por redes sociales.
Figura 1: La cara de un usuario en el cuerpo de un personaje, gracias a la aplicación 3DMe*
SENSE es un programa para escanear objetos. “Uno puede escanear la cabeza, todo el cuerpo u objetos —por ejemplo, un juguete preferido— e imprimirlos en 3D o exportarlos”, explicó Ping Fu. “Los juegos de computadora son un ejemplo de uso obvio. Los diseñadores y fabricantes pueden emplear esta funcionalidad para crear modelos de referencia de diseños detallados, y los usuarios hogareños podrían escanear un objeto, compartirlo con amigos, usarlo en juegos o imprimir su propia creación en tres dimensiones.
Hay una enorme variedad de casos de uso de escaneo de objetos e impresión 3D. “Los fabricantes de muñecas quieren que las niñas puedan encargar muñecas con su rostro”. “Hay deportistas interesados en cascos que se adapten exactamente a la forma de su cabeza. La gente puede escanear sus muñecas y manos para hacer moldes que alivien las molestias del síndrome del túnel carpiano”.
Tanto 3DMe como SENSE capturan objetos (Figura 2) como mallas 3D modificables, que tienen hasta mapa de texturas e información de color. A los usuarios de 3DMe se los conducirá a cubify.com para imprimir el retrato de la persona; los usuarios de SENSE podrán imprimir sus modelos con la línea de impresoras 3D personales CUBE* de 3D Systems o cargarlas en la nube e imprimirlas con un servicio de impresión. Las impresoras personales CUBE imprimen en un puñado de materiales, mientras que las industriales y profesionales lo hacen en “… metales, cerámica, acrílico, plástico e incluso azúcar y chocolate comestibles”, detalló Ping Fu.
Figura 2: Escaneo de un objeto con el programa SENSE*
La aplicación SENSE admite exportar mallas en OBJ, DXE, PLY y otros formatos compatibles con CAD. “La mayoría de los usuarios de CAD prefiere trabajar con mallas parametrizadas para que cuando ajusten la geometría, los cambios se propaguen a las superficies, las texturas y demás”, continuó Ping Fu. “SENSE es compatible con el paquete de software Geomagic Solution de 3D Systems, que es la manera más rápida de pasar de datos escaneados a modelos paramétricos de CAD/CAM”.
Según Ping Fu, la tecnología Intel RealSense puede tener una precisión general de 1 mm. “Eso es suficiente para muchos productos personalizados: anteojos, zapatos o dispositivos médicos hechos a medida, tales como yesos para extremidades rotas. Para diseño industrial, los escaneos 3D se llevan a un entorno CAD para refinar el diseño de referencia con mayor detalle”.
La experiencia de Ping Fu con el escaneo 3D se remonta a 1996, cuando cofundó Geomagic, una de las empresas líderes mundiales en software de escaneo 3D, y que fue adquirida por 3D Systems en 2013. Siempre quiso democratizar el escaneo en tres dimensiones y se dedicó a acercar el escaneo 3D a la impresión 3D. En Intel, encontró un espíritu afín. “Nuestra relación con Intel ha sido de colaboración útil y fructífera”. “Concordamos. La tecnología Intel RealSense fomenta la interacción intuitiva y las cámaras 3D Intel RealSense capturan los datos en bruto. Nuestro software toma esa nube de puntos y la convierte en un modelo texturado a todo color para diversos usos posteriores. Ambos aportamos los conocimientos necesarios para que la informática perceptual sea más accesible, sencilla y entretenida de usar en aplicaciones 3D”.
Ping Fu mencionó como factor clave la pericia de Intel para integrar hardware con software optimizado. “El equipo del SDK de Intel RealSense es fantástico. Sabe cómo dar respaldo a la comunidad de desarrolladores”. Cada empresa contribuyó en las actividades de la otra. Los ingenieros de 3D Systems emplearon el SDK de Intel RealSense para construir sus aplicaciones y se sirvieron de él para el control de cámaras, la profundidad de imagen y el reconocimiento facial. “También fue de mucha ayuda trabajar en conjunto con el equipo de Experiencia del Usuario de Intel; con ellos creamos una aplicación intuitiva y fácil de usar”.
3D Systems también hizo aportes al SDK: proporcionó funciones de procesamiento de datos de escaneo que brindarán a otros desarrolladores la capacidad de tomar datos de nube de puntos y convertirlos en una malla. “Una de las dificultades del escaneo 3D es que a menudo los datos en bruto tienen mucho ruido”, explicó Ping Fu. “Contribuimos con funciones de limpieza muy sofisticadas que permiten, entre otras cosas, rellenar agujeros de acuerdo con la curvatura de la superficie. De ese modo se logra una apariencia muy natural sin tener que volver a escanear el objeto”. 3D Systems también aportó la capacidad de reducir la escala de objetos sin perder la forma general, una función que los desarrolladores de juegos usan para armar objetos con poca cantidad de polígonos, que son más fáciles de representar gráficamente sobre la marcha. El algoritmo que más sobresale es el proceso de escaneo “lo que ves es lo que obtienes” (WYSIWYG), que facilita el escaneo y automatiza la modelización.
¿Y qué aprendieron los equipos de 3D Systems de esta experiencia? “Lograr que el escaneo 3D funcione bien es difícil”, dijo Ping Fu. “Para que una tecnología nueva sea aceptada, la clave es la experiencia del usuario. Aprendimos muchísimo con la ayuda de Intel a ajustar el rendimiento, hacer pruebas con usuarios y obtener opiniones. Intel también nos presentó a otros proveedores de software independientes, fabricantes de PC y vendedores minoristas. A partir de estos contactos se han formado relaciones comerciales valiosas”.
Ver en 3D para mejorar las imágenes 2D
Autodesk, una de las empresas más importantes del mundo en diseño, ingeniería y software de entretenimiento 3D, propone capturar datos de imagen 3D para que el público pueda mejorar fotografías 2D con facilidad. “La tecnología Intel RealSense se adecua magníficamente a nuestra aplicación para edición de imágenes Pixlr*”, en palabras de Gareth Pennington, gerente sénior de software de Autodesk. “Nos interesa en especial la segmentación del fondo y la capacidad de dar mayor profundidad a las imágenes 2D”.
En la segmentación del fondo, se usan datos de profundidad para determinar o “segmentar” lo que está en primer plano y en segundo plano, y a continuación extraer, reemplazar o mejorar diferentes aspectos de la imagen, todo en tiempo real (Figura 3). Los algoritmos de segmentación del SDK evalúan el color y la profundidad a la vez, determinan qué mostrar y qué extraer, y luego entregan los resultados en video HD de 60 fps.
Figur3 3: Segmentación del fondo con la aplicación Pixlr*
“Podremos darle usos muy divertidos, como que la gente capture solo su cabeza y elimine el fondo automáticamente, de modo que puedan convertir su cabeza en un sello que luego se pueda agregar como capa a otras imágenes”, dijo Pennington. “O crear caras sonrientes u otros emoticonos personalizados que usarán en mensajes de correo electrónico o de texto. Por ejemplo, si estamos en un barco o un avión, podemos tomarnos una foto y aplicar un filtro verde solo a nuestra cabeza, no al entorno, para dar a entender que estamos mareados”.
Pennington aconseja a los demás desarrolladores que “estudien los ejemplos de código lo antes posible, porque cuando uno mira un SDK gigantesco con tantas funcionalidades, no sabe bien adónde dirigir la atención”.
Pixlr tiene una versión web y otra nativa para Windows* y Mac OS, iOS y Android. La versión que admitirá la tecnología Intel RealSense será una aplicación para Windows. En cuanto al futuro, Pennington dijo que “Es interesante pensar en lo que podríamos hacer con las demás funcionalidades que pone a nuestro alcance la tecnología Intel RealSense: seguimiento de movimientos, reconocimiento facial y también medir objetos y volver a enfocar… es fascinante. Nos quedó mucho por explorar del SDK. Con el tiempo, a medida que la tecnología Intel RealSense se vaya acercando a los consumidores, estimularemos su creatividad. Nos entusiasma lo que tenemos por delante”.
Ver en 3D en tabletas
Desde su fundación en 2012, DotProduct ha surtido al mercado profesional y a las primeras empresas en adoptar el escaneo 3D: empresas petroleras, de gas, de energía eléctrica, de ingeniería, y también de análisis forenses y documentación histórica. “Estos ramos dependen de la generación de imágenes 3D”, explicó Brian Ahern, director ejecutivo de DotProduct. “Diseñan y trabajan en 3D, hacen mantenimiento y mejoras de instalaciones en 3D, y retiran de servicio en 3D”.
DotProduct reconoció que el pequeño tamaño de los sensores 3D constituía una opción asequible para los escáneres industriales y creó un sistema para tabletas Android que genera modelos 3D precisos en campo. Su precio era de 5.000 dólares estadounidenses. Ahora la empresa está trabajando hombro a hombro con Intel para idear un sistema para tabletas de costo aún menor basado en la tecnología Intel RealSense.
“Nos entusiasma le tecnología Intel RealSense”, dijo. “Esperamos que nuestro mercado tenga un crecimiento exponencial cuando las tabletas que se venden al público tengan cámaras 3D Intel RealSense integradas”. Ahern imagina a DotProduct como empresa de software, que otorgará licencias de su tecnología a fabricantes y diseñadores que integren la tecnología Intel RealSense.
Al igual que 3D Systems y Autodesk, DotProduct se esfuerza para que sus productos sean más fáciles de usar y atraigan a un público más amplio. “La interfaz de usuario de la versión 2.0 beta viene renovada por completo. Las prestaciones de desplazamiento, visualización y representación son intuitivas [Figura 4]”.
Figura 4: La nueva interfaz de usuario de DotProduct
Ahern cree que los usuarios avanzados serán los primeros en adoptar el nuevo producto, que se concentrará en capturar y compartir imágenes 3D. “Una de nuestras ventajas es un algoritmo patentado de compresión de imágenes sin pérdida que nos permite enviar nubes de puntos 3D por correo electrónico sin tener que construir mallas, que devoran la memoria”. La gente usará una aplicación gratuita para compartir, por ejemplo, un modelo de su sala de estar y abrirlo en una tableta que convertirá la nube de puntos en una malla visualizable desde todos los ángulos y medible.
La tecnología central de DotProduct se basa en Android, pero“… no depende de él. Android es una envoltura. Nuestro código es en C++. Ahora estamos haciendo la portación a Windows”, detalló Ahern. Cuando el producto salga a la venta en 2015, funcionará en ambas plataformas. Kenn Walker, gerente de productos de la tecnología Intel RealSense, agregó: “Cuando uno considera las aplicaciones que aprovechan la tecnología Intel RealSense, algunas están construidas en los niveles más altos del SDK. La aplicación de DotProduct es más cercana a la máquina, maneja los datos en bruto”.
¿Qué poder de procesamiento se necesita para manejar esos datos? “Más de todo, CPU, GPU, RAM… es fantástico”, dijo Ahern. “Con más poder obtenemos mejores resultados”.
Ahern prevé usos muy variados, desde juegos y ventas hasta entretenimiento educativo y mucho más. “En algunas empresas de diseño, el personal de ventas tiene que medir a mano objetos, recintos e instalaciones. Es algo que lleva mucho tiempo. Poder apuntar una tableta a un objeto (Figura 5) o una sala mientras nos movemos a su alrededor y luego presionar ‘Terminar’ para ver el modelo en la tableta puede ser revolucionario”.
Figura 5: Escaneo con una tableta
Ahern describe de esta manera lo que se llevan de la experiencia de desarrollo: "Aprendimos que hasta los ingenieros a veces subestiman la velocidad a la que avanza la tecnología para el consumidor corriente. Sabíamos que los dispositivos móviles con 3D integrado iban a llegar, pero sucedió antes de lo que preveíamos”.
Ahern y su equipo de DotProduct también se dieron cuenta de que no era suficiente con generar entusiasmo en los consumidores. “Hay que crear un producto que se integre sin dificultad con el flujo de trabajo existente u ofrecer métodos nuevos e intuitivos de usar datos tanto en el trabajo como para jugar. Los últimos dos años nos dedicamos a ese objetivo; hay que tener perseverancia para que hasta el último detalle quede bien”.
Recursos
En esta página se puede explorar más a fondo la tecnología Intel RealSense, conocer más acerca del SDK de Intel RealSense para Windows Beta y descargar el kit para desarrolladores.
¿Alguien tiene un proyecto listo para hacer una demostración? Entonces puede sumarse al Programa Innovadores de Software de Intel®. Brinda apoyo a los desarrolladores con proyectos renovadores y ofrece oportunidades de hacer presentaciones habladas y demostraciones del proyecto.
Para dar los primeros pasos, nada mejor que el Centro de Recursos para Desarrolladores.
Parte 1, parte 2 y parte 3 de esta serie de artículos “Transformación de la IU: la interfaz del mañana la diseñamos hoy”.