Adaptación de humanoides virtuales para usuarios de realidad virtual inmersiva

Abstract

En els darrers anys, les millores en els dispositius de realitat virtual han permès expandir molt els camps relacionats amb aquesta tecnologia. Una de les preocupacions actuals és la millora de la sensació d'immersió dins d'un entorn virtual. Aquesta immersió s'aconsegueix mitjançant la captura dels moviments de l'usuari i reproduint-los en un model humanoide. L'objectiu principal d'aquest projecte és augmentar el nivell de realisme a l'hora de representar el model humanoide i els seus moviments dins d'un entorn de realitat virtual, utilitzant un sistema de baix cost accessible per a molts usuaris. Per tal d'assolir aquest objectiu, s'ha estudiat i comparat diverses implementacions de l'algoritme de cinemàtica inversa, l'encarregat de reproduir el moviment de l'usuari. Aquestes implementacions s'han comparat amb un programa desenvolupat prèviament pel grup de recerca ViRVIG, que utilitza UnityIK. Les implementacions seleccionades han estat FinalIK i IKinema Orion. El programa de ViRVIG s'ha adequat per tal de permetre el correcte funcionament de FinalIK. Seguidament, s'han comparat les implementacions mitjançant una taula comparativa de les seves característiques, un test quantitatiu i un prototip de test qualitatiu. Com a resultat d'aquestes comparacions s'ha pogut observar que FinalIK compta amb millores respecte UnityIK com, un sistema d'escalat automàtic del model, el suport d'un major nombre de dispositius de seguiment de la posició i l'orientació o la generació d'animacions pel moviment dels peus de manera procedural. IKinema Orion també suporta un major nombre de dispositius. Durant la realització dels tests quantitatius, s'ha observat com la majoria de posicions del model calculades per UnityIK, com el posicionament dels braços, o les cames estant dret, són més correctes que les d'FinalIK. Tanmateix, quan l'usuari s'ajup, FinalIK representa millor aquests moviments. Finalment, en els tests qualitatius, s'ha observat que UnityIK ofereix una millor solució que FinalIK. Futurs estudis se centraran a ampliar els tests qualitatius, reduir el soroll dels dispositius i provar altres sistemes de captura de moviment.

In recent years, improvements in virtual reality devices have greatly expanded other fields that are related to this technology. One of the current concerns is the improvement of the sense of immersion within a virtual environment. Immersion can be enhanced by capturing the user's movements and reproducing them in a humanoid model. The main goal of this project is to increase the level of realism when it comes to representing a humanoid model and its movements within a virtual reality environment, using a low-cost system accessible to many users. In order to achieve this goal, several inverse kinematics implementations, in charge of reproducing the user's movement, have been studied and compared. These implementations have been compared with a program previously developed by the ViRVIG research group, which uses UnityIK. The selected implementations for this study, have been FinalIK and IKinema Orion. The program developed by ViRVIG program has been adapted to allow the proper functioning of FinalIK. Afterward, the implementations have been compared through a comparative table of their characteristics, a quantitative test and a qualitative test prototype. As a result of these comparisons, it has been observed that FinalIK has improvements with respect to UnityIK, such as an automatic scaling system, the possibility of controlling a greater number of devices for tracking the position and orientation, or the procedural generation of animations to represent the feet movement. IKinema Orion also supports a greater number of devices than UnityIK. During the realization of the quantitative tests, it has been observed how most postures of the model calculated by UnityIK, as the posture of the arms or the legs being stand-up, are more accurate than those from FinalIK. However, when the user squats, FinalIK represents better these movements. Finally, in the qualitative tests, it has been observed that UnityIK offers a better solution than FinalIK. Future studies will focus on expanding qualitative tests, reducing device noise and testing other motion capture systems.