RETROALIMENTACIÓN AUDITIVA

Muestras de inmersibilidad auditiva con bioretroalimentación pueden verse en el trabajo de Waters y Ambula [Walters 2005] donde se expli- ca la ecolocación y como esta es realizada naturalmente por animales como el murciélago. En su trabajo se realiza una analogía con el sonar proveído en una realidad virtual para habilitar a un usuario de un senti- do de localización similar al del murciélago; ellos detallan en su trabajo la existencia de numerosos estudios en las propiedades del sonido para la localización del ángulo azimutal de una fuente de sonido. El tiempo de llegada de la señal en el oído en la forma de diferencias de tiempo ínter auriculares (ITD interauricural timing differences ) y la diferencia de intensidad del sonido en ambos oídos (IID interauricural intensity differences) proveen la información del azimuth.

Dado que el sistema auditivo puede detectar diferencias en fase y fre- cuencia por debajo de 1kHz, las diferencias de tiempo causados por las diferentes distancias que debe recorrer el sonido para llegar a cada oído puede ser detectado por diferencias de fase. Sin embargo, a bajas frecuencias, la longitud de onda del sonido es grande en comparación con el diámetro de la cabeza, y la difracción del sonido alrededor de ella provoca que los IIDs no funcionen bien para la detección del azimuth. Arriba de 1.5 kHz, los efectos por difracción producen sombras en el sonido, provocando que los IIDs puedan ser usados como base para la señal azimuth. Arriba del límite de resolución de fase, las diferencias en tiempo sirven para identificar el momento de llegada de la señal en- volvente, pero parece limitado en la relación entre los IIDs y ITDs con sus respectivas limitantes de frecuencia.

Ya que una fuente de sonido a la izquierda 20 grados azimuth gene- rará las mismas señales de ITD e IID que una colocada a la izquierda 160 grados azimuth, los movimientos de la cabeza también pueden ser usados para eliminar ambigüedad. Al mover la cabeza a la izquierda, la fuente de 20 grados se volverá más céntrica, mientras que la de 160 grados se volverá obviamente localizada a la izquierda. En una cabeza idealmente esférica, existe un cono de confusión donde, para cualquier par de posiciones opuestas en la superficie del cono extendiéndose des- de el oído, los IIDs e ITDs son los mismos. Sin embargo, un modelo

tan simple no considera la estructura asimétrica y ovalada de la cabe- za, lo cual genera señales espectrales que permiten localizar la Posición del sonido. Estas funciones de transferencia relacionadas a la cabeza (HRTFs Head Related Transfer Functions) son empleadas para elimi- nar la ambigüedad entre posiciones que se encuentran en el cono de confusión. Aunque se tiene un entendimiento relativamente bueno de la percepción de las señales azimuthales y elevacionales en el sistema auditivo humano, el rango de percepción de una fuente sonora es más difícil de definir.

La señal más obvia para medir la distancia es la intensidad del sonido, un sonido más alto se relaciona a una fuente de sonido más cercana que un sonido quedo. Sin embargo, para sonidos poco familiares puede llegar a ser imposible diferenciar un sonido fuerte y distante de uno cercano y quedo. El radio de sonido reverberante con respecto al di- recto puede ser usado para complementar la detección de distancias; al remover esta señal en una cámara libre de eco puede eliminar la habi- lidad para discernir la distancia de la fuente de sonido. El cambio en intensidad conforme al movimiento del oyente hacia la fuente de sonido también puede ser importante para determinar el rango, ya que ésto involucra cambios en el contenido espectral debido a exceso de atenua- ción atmosférica.

Dentro de una aplicación de realidad virtual, al colocar las bocinas y probar diversos tipos de estímulos directos e indirectos a los usuarios se pueden definir lo que llamaremos como zonas de interactividad por sonido. Estas son aquellas áreas que el usuario puede identificar con un sonido de audio primario de manera espacial. Por otro lado al estimu- lar y crear estas zonas de interactividad por sonido el audio ambiental y los movimientos sónicos creados por los objetos y el mismo usuario son inducidos al ambiente dentro de una zona específica permitiendo la localización de estos objetos originadores de sonido, permitiendo la ecolocación. Es importante utilizar fuentes de sonido fijas cuando el usuario se encuentra en movimiento, los experimentos del Dr Pontus Larsson de la universidad de Chalmers lo comprueban y en el proyecto de Riecke[48] se demuestra que los sonidos realistas funcionan mejor que los sonidos sintéticos y que las fuentes estacionarias son más efec- tivas que las móviles en la ecolocación.

El uso práctico del sonido para aumentar la sensación de inmersión da una pauta a los contrastes con la dificultad de implementar el au- mento de otras sensaciones como las que pertenecen al sentido del gusto. Para poder inducir la sensación de movimiento y lograr retroalimenta- ción kinestésica nosotros utilizamos vibraciones como indicadores suti- les de movimiento. Esto lo hicimos con la ayuda de bocinas que, utili- zando filtros, dividen la salida de audio de la aplicación para determinar qué sonido es más apropiado para la circunstancia y zona del cuerpo del usuario.

La acústica del lugar donde se va a reproducir nuestro mundo virtual es esencial para la buena retroalimentación y para relacionar correcta- mente las posiciones de los objetos en el mundo virtual, la forma en la que el sonido se dispersa en la habitación depende de los materiales de construcción del cuarto en cuestión y de su geometría por lo que una geometría que optimiza la dispersión del sonido y minimiza el rebote de ondas sonoras, utilizando una disposición de referencias espaciales colocadas en lugares claves para la aplicación.

El sentido del oído como mencionamos anteriormente provee balan- ce, equilibrio y la sensación de movimiento relativo, además de darnos una idea de la localización espacial de los objetos. Por lo anterior pro- pusimos un experimento para revisar la reacción de los usuarios con referencias sonoras espaciales y vibratorias.

Los factores a medir en este experimento fueron:

Inmersibilidad.- Entendida como el grado de adecuación del usuario dentro del mundo virtual, se midió por medio del tiempo promedio uti- lizado por el usuario en completar la tarea dada.

Alienación.- Medido como el grado de compenetración del usuario con el medio virtual. Se midió al comparar las reacciones motrices (veloci- dad de reacción y concentración) al localizar un objeto y dar clic con el ratón.

Realismo.- Entendido como la capacidad del usuario para unir las ideas del mundo real con las del mundo virtual. Medido como el tiempo que requiere al usuario dejar de ser sorprendido por el mundo virtual (tiem- po de acoplamiento virtual).

Espacialidad.- Entendida como la capacidad del usuario de localizarse a si mismo (su avatar) con relación a los demás objetos del mundo virtual. Los resultados obtenidos se muestran en el anexo 2, como muestra condensada de estos resultados presentamos el siguiente gráfico:

Figura 42: Factores de adecuación en la aplicación de audio. Parámetros de Medición:

Tiempo de adecuación: tomamos como referencia para nuestro expe- rimento el tiempo que le tomaba al usuario adaptarse al sistema, este tiempo fue medido desde que el usuario percibía los sonidos y navegaba satisfactoriamente hacia la fuente del sonido.

Número de tareas completadas: se cuenta el número de objetos re- conocidos en 2 minutos.

Promedio de éxito en la tarea: se divide el número de tareas com- pletadas entre el tiempo de adecuación.

En nuestra aplicación el usuario se ubicaba en un entorno vacío, úni- camente los sonidos para guiar al usuario en el entorno, al acercarse al objeto virtual, este aparece en el campo de visión y al ser seleccio- nado se contabiliza como una tarea realizada exitosamente. Utilizando los parámetros de medición y una encuesta se midieron los factores de interés en 20 usuarios.