La tecnología al servicio del espectador

El fútbol americano es el deporte más visto en los Estados Unidos. Por ejemplo, la Super Bowl 2011 tuvo una audiencia media de 111 millones de personas en todo el mundo.

El objetivo principal de este deporte -el cuál permite puntuar- es avanzar, ganar terreno. Ésto se consigue mediante el sistema de "downs".

Downs
La ofensiva de un equipo tiene 4 oportunidades o downs para avanzar 10 yardas. Si lo consiguen se obtiene de nuevo un "primer down" y otras 4 downs para avanzar otras 10 yardas. La yarda 0 de avance se sitúa en el mayor punto de avance conseguido por el portador de la pelota. Si no se consiguen avanzar 10 yardas en los 4 downs cambia la posesión de la pelota y por lo tanto es el turno del otro equipo para empezar su avance.

¿Cómo se señaliza?
En el campo la yarda primera y la yarda de down están marcadas en la banda mediante las señales que podéis ver en la siguiente imagen.

Éstas señales llamadas comúnmente "cadenas" (están atadas por una cadena de 10 yardas de longitud) se mueven cada vez que se consigue un primer down. El problema es que, al estar en la banda, con mucha frecuencia están fuera del plano de la cámara. Entonces ¿cómo saben los espectadores (los 100 millones que ven el partido por televisión...) dónde está la yarda primera y la yarda 10? y, lo más importante ¿cómo sabe si se ha conseguido un primer down antes de que termine la jugada y el árbitro lo comunique?

La respuesta como en todos estos casos se encuentra en la tecnología: unas lineas pintadas virtualmente en el campo y que siguen los movimientos de la cámara de manera que dan la sensación de estar realmente pintadas en el césped.

Linea de down pintada virtualmente en el campo

En la mayoría de los casos, al igual que con el Ojo de Halcón, una vez que se ve varias veces uno tiende a tener la sensación de que su funcionamiento debe ser sencillo pero nada más lejos de la realidad.

La tecnología
Uno de los aspectos problemáticos de los efectos generados por ordenador es la grandísima cantidad de esfuerzo que hace falta para conseguir hacer algo en apariencia simple.

Esto es un ejemplo perfecto de esto. Pintar en el campo la linea de primera y down suena simple pero, debido a la cantidad enorme de variables puede llegar a convertirse en algo imposible.

Para que esto no ocurra es necesario simplificar el trabajo reduciendo el numero de variables aleatorias al mínimo. Eso se consigue controlando todos los siguientes aspectos técnicos:

• El sistema tiene que saber la orientación del campo en todo momento de manera que pueda pintar las líneas con la perspectiva correcta.
• El sistema tiene que saber, en la misma perspectiva anterior, dónde se encuentra cada yarda.
• Dado que la cámara que retransmite puede moverse de maneras muy diversas (inclinación,pan,zoom) el sistema tiene que poder monitorizar todos los parámetros de la cámara con el fin de modificar la perspectiva de las líneas.
• Dado que la cámara puede pivotar para cualquier parte del campo con el fin de seguir la jugada el sistema tiene que ser capaz de recalcular la perspectiva a 30 fps mientras esto sucede.
• Un campo de fútbol no es plano. Es más alto por el centro con el fin de evitar acumulaciones de agua. Por lo tanto el sistema tiene que tener esto en cuenta para pintar las lineas de manera adecuada.
• Los partidos son retransmitidos desde numerosas cámaras. Por lo tanto el sistema tiene que ser capaz de calcular todo lo anterior para cada una de las cámaras.
• El sistema tiene que ser capaz de detectar a los árbitros, jugadores y pelota para no pintar las lineas por encima de ellos y que parezca realmente que está situada en el campo.
• El sistema tiene que ser capaz de detectar los anuncios de sponsors, marcador impreso en pantalla y demás rótulos con el fin de no pintar las líneas por encima de ellos.

Ejemplo del sistema en funcionamiento, desde dos cámaras distintas

La pieza clave del buen funcionamiento del sistema es el trípode de las cámaras de televisión. Estos trípodes codifican todos los movimientos de cámara, incluidos enfoque y zoom. Estos datos ayudan al sistema a entender exactamente donde está apuntando cada cámara.

La otra pieza clave es el modelo virtual 3D del campo. El sistema sabe exactamente donde están localizadas las cámaras en el modelo 3D y, al contar con todos los datos de movimientos de cámara, puede orientar las líneas acorde al modelo virtual del campo.

La paleta de colores también es crítica. El sistema tiene que ser capaz de distinguir entre la hierba del campo, donde se tiene que pintar la línea, y todo lo demás (jugadores, árbitros,pelota...) donde no.

El sistema cuenta con 8 ordenadores:

• Cuatro ordenadores SGI.
• Un PC.
• 3 ordenadores especiales usados en conjunción con las cámaras de televisión

La función de estos ordenadores especiales es analizar la posición de las cámaras y luego mandar la información final de las líneas a los camiones de retransmisión de cada cadena que tenga contratado el servicio.

Dibujando la línea
Para determinar dónde ha de ser dibujada la linea el sistema utiliza la siguiente información:

• El campo virtual 3D es modelado antes del partido (particular de cada estadio) y los datos proporcionados por los trípodes de las cámaras.
• La información de vídeo de la cámara que está en el aire en cada momento (determinada de forma separada por el camión de cada televisión).
• Dos paletas de colores distintas: una representa los colores del campo que deben ser cambiados para representar la linea de primer y down y otra que representa los colores que no deben ser cambiados (colores de los uniformes de los árbitros,jugadores...) donde la línea debe ser eliminada con el fin de que parezca estar pintada en la hierba.

Una vez que el sistema determina qué pixeles tienen que ser modificados esta información, junto a la de señal de vídeo, es enviada a un ordenador que dibuja la línea 60 veces por segundo. La línea es entonces enviada a un "keyer" lineal que superpone las líneas sobre el programa de vídeo.

Obviamente este proceso requiere un tiempo en ser calculado, lo que conlleva a unos cuantos fotogramas de retraso que deben ser aplicados también en la señal de vídeo para sincronizar finalmente las líneas de primera y down en televisión.

En un día de partido se necesitan cuatro operadores para hacer funcionar el sistema.

• El spotter (encargado de dar nombres y números a los comentaristas) y un operador trabajan juntos para introducir la yarda primera antes de cada jugada. El spotter se sitúa en la cabina de prensa y el operador en el camión de producción introduciendo el número correcto.
• Otros dos operadores de la cadena de deportes trabajan juntos para hacer cualquier corrección necesaria durante el partido. Estos ajustes pueden ser, por ejemplo, cambios en las paletas de colores debido a cambios de luz con el transcurso del partido, nieve, barro...

Este es todo el proceso necesario para la creación de las líneas de primera y down para que sean vistas sin problema  por los espectadores en sus casas. Cualquier fan de fútbol americano que siga los partidos por televisión te dirá que el esfuerzo merece la pena.

Por cierto, cabe mencionar que ésta información es puramente visual. Los árbitros no se guiarán por ellas en ningún momento para decidir si una jugada consiguió un primer down o no. El método legal para comprobar cualquier duda con el avance de la pelota se realiza con las cadenas.

Espero que os haya gustado y os haya parecido entretenida e interesante.

Estereogramas

¿Cómo podemos saber si una persona ve bien en 3D o no? Que en lenguaje más técnico sería: ¿cómo podemos medir la agudeza visual estereoscópica de una persona?

Esta agudeza visual estereoscópica se define de la siguiente manera:

Si dos objetos están situados en planos de profundidad parecida, la disparidad binocular es pequeña y será difícil distinguir si los objetos están o no en el mismo plano. Si llamamos Δd a la mínima separación entre dos planos para que se perciba sensación de profundidad, y llamamos α y β a los ángulos de convergencia para cada uno de esos planos definimos la agudeza estereoscópica como la diferencia entre estos dos ángulos  δ=α-β. Si e es la separación entre los ojos, la agudeza visual estereoscópica puede calcularse como

La agudeza visual estereoscópica mide el umbral de profundidad que puede percibirse

La AV estereoscópica depende de varios factores: tipo de objeto (menor para líneas que para objetos puntiformes), la luminancia (decrece al disminuir la luminancia), la excentricidad retiniana (es menor cuanto más lejos miramos del punto central de visión), el tiempo de exposición, etc. Para condiciones normales de luminancia y visión central, el valor de agudeza visual estereoscópica para el sistema visual humano es de unos 40 segundos de arco (aproximadamente una centésima de grado), para objetos que están situados a varias decenas de metros. Para distancias grandes, deja de apreciarse profundidad mediante la visión binocular y el sistema visual utiliza entonces sólo recursos monoculares.

Pero nuestro cerebro nos engaña continuamente, en un esfuerzo constante de trabajar con la ley del mínimo esfuerzo, esto es, utilizando experiencias previas para entender la escena en la que nos encontramos. Aquí un ejemplo bastante llamativo:

En esta imagen sólo participan pistas monoculares ya que es una única foto y por lo tanto no tenemos información de los dos ojos. Así caemos en la trampa inicial de pensar que el chavalito de la derecha es más alto que el profesor. Sin embargo pronto pensamos que se trata de un truco y que realmente las personas no se encuentran todas a la misma distancia.


Este truco no pasa en la vida real en el cuál encontramos a todas horas experiencias previas que nos hacen poder actuar, con mucha desenvoltura simplemente con un ojo. Imaginad el proceso de rellenar un vaso de agua de una botella con un ojo tapado. La mejor manera de hacer el experimento es sin que seamos nosotros los que coloquemos el vaso. El proceso de rellenarlo (sin apoyar la botella...) es bastante más difícil que si utilizamos los dos ojos. Sin embargo personas con ambliopía, en el que uno de los ojos no lo utilizan pueden desenvolverse perfectamente sin que ni siquiera notemos nosotros la diferencia. Esto se debe a que sabemos donde están los objetos, qué tamaño tienen... es decir: experiencias previas.

En la imagen de los dados hay cosas que no nos cuadran pero ¿por qué? por la experiencia previa. Si nos fijamos en el dado más cercano al borde inferior de la foto y vamos siguiendo los dados hacia la izquierda la perspectiva nos dice que se están alejando pero si todavía seguimos girando hacia la izquierda todavía se alejan más. ¿Cómo puede ser entonces que el dado de arriba del todo esté justo encima del dado con el que empezamos? Estas cosa sólo podemos saberlas por experiencia.


Es por tanto lógico que no podamos basarnos (o mejor dicho, no debamos) basarnos en imágenes con objetos conocidos, con perspectiva, con sombras... en definitiva, con pistas monoculares para hacer el cálculo de la agudeza visual estereoscópica.


Es aquí cuando entran en juego los estereogramas de puntos aleatorios.


Consiste en la creación de imágenes que contienen información de profundidad pero que no incluyen ninguna pista monocular que pudiera ayudar al sujeto a saber si un objeto está detrás o delante de otro. Ni sombras, ni  figuras, ni imágenes, ni tamaños... lo eliminamos todo.


Exiten dos tipos de estereogramas de puntos aleatorios: los RDS y los SIRDS


RDS


Los RDS (random dots stereogram) se componen de un par de imágenes que tendrán que ser vista, cada una de ellas por el ojo correspondiente. Aquí tenéis un ejemplo.

Par estereoscópico RDS para visión cruzada

Este lo he generado de manera que pueda ser visto cruzando los ojos (poniéndose bizco). Realmente el par estaría al revés y sería necesaria la ayuda de un estereoscopio para no tener que entrenar a la persona para verlos.
El más común de los etereoscopios para visualizar este par RDS es el Bioptor.

Sin embargo también podemos "codificar" este par RDS de otras maneras, para no tener necesidad de depender del estereoscopio anterior o de cualquier otro. Así se podría imprimir en láminas polarizadas para ver con gafas polarizadas, o en anaglifo, para ver con gafas Rojo/Cian. Os pongo aquí el mismo par estereoscópio en anaglifo para que lo podáis ver aquellos que tengáis gafas Rojo/Cian (rojo en ojo izquierdo) y que no hayáis consegido poneros bizcos para verlo.Este aparato hace que no sea necesario entrenamiento ya que colocamos los pares de imágenes de puntos aleatorios, la persona mira a través de las lentes y vería el par RDS.

Pero... ¿cómo funcionan? ¿cómo se generan?


El secreto está en que, aunque las imágenes están creadas generando puntos aleatorios la imagen derecha e izquierda están creadas de una manera muy inteligente. La imagen derecha es exactamente igual que la izquierda pero desplazando horizontalmente una zona. Al mover esta zona se quedarán huecos que, para no hacer que ayuden en la identificación de la figura desplazada se rellenan con más puntos. Ni que decir tiene que la imagen puede ser todo lo compleja que queramos, con una distinta profundidad en cada punto. Sin embargo para esto es necesario un software informático, no basta con desplazar los puntos de manera "artesanal".


Así por lo tanto si vemos alternativamente superpuestas las dos imágenes del estereograma anterior...

Pulsad en la imagen para ver la animación

El "truco" está entonces en imprimir estos test para visualizarlos a una distancia, normalmente 40 cm y, para esa distancia calcular el desplazamiento que tenemos que hacerle a la figura para que corresponda, a esa distancia, con un ángulo determinado. Podemos hacer muchos, siendo cada vez la separación menor y así saber que, si una persona no detecta profundidad en la carta que corresponde a 80" de arco y si en la de 100" de arco esta será su agudeza visual estereoscópica. Recordad que a menor valor quiere decir que estamos siendo capaces de distinguir planos que están más cerca unos de otros (es mejor tener 40" que 60", por ejemplo).


SIRDS


Del inglés (Single Image Random Dots Stereogram), también llamados "Autoestereogramas". Tienen la ventaja de que son sólo una imagen y por lo tanto no se necesita de un estereoscopio para verlas, por lo que pueden verse en tamaños mucho más grandes, y tienen la desventaja de que hace falta entrenamiento para verlos. Es por esto que no podemos utilizarlos para evaluar la visión estereoscópica de un sujeto (es muy probable que no lo vea, no por un problema de visión binocular, sino por no saber mirar).


Los más conocidos de este tipo son los llamados "Magic Eye" (Ojo mágico) y que fueron comercializados por primera vez a principios de los años 90 del siglo pasado. Éstos utilizan una textura colorida o de alguna imagen en mosaico, la cuál desplazar punto a punto para crear la ilusión.


Los más comunes por su mayor facilidad para verlos son los "divergentes", es decir, hace falta relajar la vista para que los ojos converjan por detrás de la imagen y así se aprecie la ilusión.


Poniendo "ojo mágico" en cualquier buscador aparecen SIRDSs a patadas. Aquí tenéis un ejemplo facilito.

No escribo qué es lo que tiene que verse para que os esforcéis en verlo. 


Cómo verlos


La manera más fácil para aprender a verlos es acercarse a la imagen (en este caso al monitor). Tenéis que dejar la vista relajada. Obviamente veréis la imagen borrosa. No le prestéis atención a nada, imaginad que estáis mirando a un objeto lejano. Dejando en todo momento la vista relajada empezad a alejaros de la imagen poco a poco, muy poco a poco y siempre con la mirada relajada. Cuando veáis la imagen empieza a enfocarse pararos y esperad a que aparezca la ilusión. Si no sale a la primera intentad varias veces. Una vez que se empiezan a ver los primeros no hace falta ir alejándose para verlo.


Aquí tenéis uno creado por mi para la ocasión.

Pinchad en la imagen para ver a tamaño completo

Cómo funcionan


La mejor manera de intentar explicar el funcionamiento de estos autoestreogramas es apoyándonos en la siguiente imagen.

Si observamos estos puntos relajando la vista de manera que las columnas de puntos se fusionen una con la de al lado veréis que hay un punto que sobresale más que los demás.

En esta imagen, repitiendo el procedimiento de la de arriba observaréis que un punto parece estar fuera de la pantalla y otro de ellos estar dentro. 


El por qué de este efecto se puede ver aquí

Es por esto que, dependiendo de hacia donde se desplacen los puntos harán que se vean más hacia delante o más hacia detrás.


Pues bien, este procedimiento, muchísimos más puntos, más pequeños y desplazándolos con un software matemático según un mapa de profundidad como el siguiente, obtenemos estos estereogramas.

Mapa de profundidad: Zonas más blancas al frente, zonas más oscuras al fondo

Existen otros autoestereogramas llamados "flotantes". Estos se componen de imágenes grandes, creadas de la misma manera que los diagramas de puntos gordos que he puesto más arriba. Imaginad que pusiésemos una imagen de la Luna, por ejemplo, en el sitio donde tenemos los puntos gordos. Conseguiríamos así que una Luna apareciese delante de las demás y otra más atrás que cualquier otra. Normalmente, este tipo de estereogramas se suelen mezclar con los otros. Un ejemplo sería el siguiente autoestereograma:

Los árboles del fondo serían los "flotantes" mientras que el estereograma típico se encuentra debajo de la textura

De momento esto es todo por ahora. Espero que os haya parecido interesante.

Parón en las entradas

Hola a todos.

Querría disculparme por estas semanas sin nuevas entradas en el blog pero me enfrento a los últimos exámenes de la carrera y no tengo el tiempo necesario para dedicárselo a la redacción de una nueva entrada.

Espero que sigan pendientes a nuevas actualizaciones y espero que se produzcan pronto.

¡Nos vemos enseguida!

Ojos del mundo animal

Vamos a hacer un repaso por distintos ojos que podemos encontrar en la naturaleza desde un punto de vista anatómico y óptico. Podéis ver la estructura del ojo humano aquí

Ojo de vaca

Estructuras análogas a las del ojo humano.

Podemos ver en la figura la cornea (quitada de su posición anatómica), un diafragma o iris en la misma posición que el del ojo humano y a continuación el cristalino, utilizado para la acomodación al igual que en la especie humana.

Ojo de conejo

Ópticamente muy parecido al ojo humano

Cuenta con cornea, iris, cristalino y cuerpo vitreo al igual que el ojo humano en el mismo orden para el paso de la luz.

Ojo de mosca

Los ojos de las moscas están formados por una miles de hexágonos funcionando cada uno como micro-corneas

Detrás de cada una de estas lentes se encuentran los fotorreceptores y a partir de ahí empieza ya la vía hasta el cerebro. La agudeza visual de las moscas es de alrededor de 0,01 (100  veces menor que mínima esperada para un ojo humano

Ojo de algunos peces

Estructuralmente compuesto de los mismos elementos ópticos (cornea, iris y cristalino) pero con diferencias como la posición y anclaje del músculo encargado de la acomodación y la existencia de un ligamento suspensor orientado hacia atrás.

Ojo del Nautilus

Los ojos de estos pequeños peces funcionan simplemente con una retina y una estructura anatómica que le brinda un pequeño agujero.

De esta manera esta apertura funciona como una cámara estenopeica dando una imagen invertida en el plano de la retina de este animal. No cuenta con ningún otra estructura óptica aparte del agujero estenopeico.

Ojo de Anablep

Un increíble ejemplo de adaptación al medio. Llamado comúnmente el pez cuatro ojos es capaz de ver simultáneamente por debajo y por encima del agua. Realmente sólo tiene dos ojos pero internamente están formados cada uno por dos sistemas ópticos que proyectan a dos partes de la retina de este animal claramente diferenciadas y encargadas cada una de ellas al procesado de la parte interior del agua (retina superior) y la parte superior del agua (retina inferior).

Esta especialización le permite estar alerta de posibles ataques tanto de aves como de otros peces.

Otros animales acuáticos cuentan con ojos llamados "tubulares" que les permiten un campo visual muy superior al humano y sobre todo una luminosidad increíblemente alta, lo que es muy necesario en peces que habitan aguas profundas en las cuales no hay prácticamente luz.

Ojo de águila

Con un tamaño similar al del ojo humano (siendo mucho más pequeñas) son los animales con mejor vista del reino animal.

Como se pueden observar en las figuras superiores la parte de atrás del ojo del águila es más plana y más grande que la del ojo humano dándole al águila una imagen más grande de la que el ojo humano puede darnos.

Además, recordemos que la concentración de conos en la fóvea humana es de unos 200.000 por milímetro cuadrado mientras que en el águila es de alrededor de 1 millón por milímetro, lo que claramente condiciona la resolución de uno y de otro.

Eficiencia lumínica de los sistemas de proyección estereoscópicos

Hoy he publicado un artículo sobre tecnología 3D para cines en la popular y recomendadísima web www.cine3d.com. Os dejo un enlace directo a la noticia para que podáis leerla. Para mi ha sido un placer participar en esta web y espero que se vuelva a repetir.

Saludos y volvemos la semana que viene con "Ojos del mundo animal".

Comunicación inalámbrica

Hoy vamos a hacer un recorrido por los distintos medios que ha ido creando la humanidad con el fin de comunicarse más cómodamente o simplemente mucho más lejos.
En la parte de "más comodamente" está, por supuesto, la manía que tienen muchas madres de que el ordenador tiene demasiados cables. ¿Y si no estuviesen? En la parte de "más lejos" está, obviamente, la comunicación vía satélite, cumbre actual de la comunicación inalámbrica. Pero vamos a ir poco a poco.

Empezando con un poquito de historia tenemos que remontarnos a 1896, año en el que Guglielmo Marconi patentó, en Reino Unido, el telégrafo inalámbrico.

Desde entonces y hasta ahora infinidad de aparatitos se comunican "sin cables" (wireless): radio, televisión, telefonía móvil, televisión por satélite, telefonía satélite, un simple mando a distancia...

 Pero...¿cómo funcionan?
Como muchos de vosotros sabéis la comunicación inalámbrica se basa en la emisión y recepción de ondas electromagnéticas. Depende de la longitud de onda y la frecuencia de las mismas se clasifican en el espectro de la siguiente manera:

Como podéis ver en este cuadro se resume prácticamente todo lo que uno tiene que tener en cuenta sobre ondas electromagnéticas y su uso en nuestra vida cotidiana.

Mandos a distancia IR: Emiten en una longitud de onda de unos 850 nm, bastante cercana a nuestro límite de sensibilidad espectral. Como ya comenté en LEDs, debida a la cercanía de esta forma de comunicación a nuestra franja sensible del espectro, somos capaces de verlos a través de un móvil, ya que estos siempre se expanden un poco más a la zona del infrarrojo cercano.
¿Qué problema hay con este tipo de mandos infrarrojos? Pues algo que si se piensa unos segundos tiene mucha lógica: el efecto invernadero se produce porque gases como el CO2 absorben estas radiaciones infrarrojas y no las dejan escapar al espacio durante la noche. Entonces, la luz que emiten los mandos a distancia que funcionan con infrarrojos... también será absorbida la señal, ¿verdad? Es por esto que en el momento que nos alejamos una distancia de unos cuantos metros del televisor esta señal deja de llegar en buenas condiciones para su lectura.
La comunicación entre mando y televisor (o aire acondicionado, DVD...) se hace mediante trenes de impulsos. Cada botón del mando tiene asociados un tren de impulsos que el televisor reproduce y, si lo tiene en su memoria identifica y realiza la acción. Es por esto que cada mando funciona con su televisor  (excepto los universales) ya que cada compañía codifica estos trenes de impulsos a su gusto.

Imagen de un LED infrarrojo, detectable mediante los chips de las cámaras digitales

Mandos a distancia RF(radiofrecuencia): La frecuencia de emisión de estos mandos (también utilizados en aviones teledirigidos) se encuentra por la zona de las ondas de radio, como su nombre indica. La principal ventaja que se obtiene en esta franja del espectro para la comunicación es algo que todos experimentamos día a día: a las ondas de radio le importan poco las paredes convencionales de una casa (dejando a un lado las de seguridad...). Esto es debido a que la longitud de onda de estas RF son de 3-4 metros y eso hace que esquiven fácilmente los obstáculos de una casa. En el ámbito de los mandos a distancia tenemos pues la ventaja de poder utilizarlos desde distintas habitaciones, incluso en plantas diferentes.

Los mandos inalámbricos de control de juegos funcionan por RF

Típico mando de control de aviones teledirigidos, también por RF

Telefonía móvil: Las ondas de móviles oscilan (nunca mejor dicho) entre los 800 y los 1800 MHz. Sin embargo, también emiten exactamente a 216,7 Hz ¿Cuando ocurre esto? Pues, con el fin de que muchos móviles puedan utilizar la misma antena se utilizan unos "slots" para que no se solape la comunicación entre dos dispositivos. La duración de estos "slots" es de tan solo 0,577 ms y se producen para un mismo dispositivo cada 4,615 ms, esto es, una frecuenca de 216,7 Hz. ¿Y qué consecuencia tiene esto? Bueno, estas frecuencias son detectables por el oído humano (rango entre 20 Hz y 20.000Hz) y por lo tanto cuando estas señales de "¡hola, tienes un sms! o¡ hey, te están llamando! interfieren con un altavoz somos capaces de oirlas.

Bluetooth: Funciona a 2,4 GHz cerca de los microondas. Se llama así al protocolo de comunicaciones diseñado especificamente para dispositivos de bajo consumo. Sigue siendo una comunicación por radiofrecuencia y por lo tanto los dispositivos no tienen que estar alineados al igual que pasaba con los IR. La velocidad de transmisión actual con la versión 3 es de unos 24 Mbits/s.

Comunicación por satélite: Esta forma de comunicación ronda los 4-6GHz y consiste "simplemente" en reflejar la señal en satélites para conseguir mejores recepciones a grandes distancias, cosa que en linea recta (geodésica quizás fuera más correcto) no sería posible debido a obstáculos tales como montañas, ciudades o, simplemente, la curvatura de la Tierra.

Esquema de todo el entramado que puede llevar una red de satélite

Wi-Fi: El señor de las comunicaciones hoy en día (además del 3G) por la cantidad de información que podemos conseguir a través de él en teléfonos móviles, tablets, ordenadores portátiles y un largo etcétera. Al igual que bluetooth, Wi-Fi es una marca bajo la cuál se certifica la interoperabilidad de los equipos según la norma IEE 802.11b. Wi-Fi viene de WIreless FIdelity.
Hay varios tipos de Wi-Fi. Ahora están muy de moda los anuncios vendiendo Wi-Fi N, el cuál comentan que es más rápido y alcanza mayor distancia que el normal. Esto es cierto ya que además del estandar 802.11b están el 802.11g y el 802.11n, siendo la velocidad de estos de 11, 54 y 300 Mbps respectivamente, todos ellos con emisiones en los 2,4GHz.
En la actualidad ya existe el bautizado como Wi-Fi 5 (IEE 802.11a) con emisión en los 5GHz, cuya principal ventaja es que no cuenta con las interferencias que tienen los de 2,4GHz por emitir en la misma banda (bluetooth, microondas y WUSB). Sin embargo, al trabajar a mayor frecuencia cuenta de un menor alcance.

Son muchas más de las que podríamos hablar pero creo que con esto será suficiente...de momento :D

Ilusiones ópticas

En esta entrada voy a tratar de haceros una amena recopilación de ilusiones ópticas, unas menos conocidas y otras más conocidas, centrándome un poco en la explicación o explicaciones que se creen correctas de por qué pasan.

Hay algunas de ellas que tienen una explicación conocida y clara y otras que no tanto pero se supone que va por tal dirección o por tal otra. Entremos en materia.

Aftereffect (post-efecto)
Unas de las que a mi más me gustan son las llamadas en inglés aftereffect que en español se puede traducir como "post-efecto". La mayoría de la gente piensa este efecto está causado por fatiga de las neuronas encargadas del procesado del movimiento, sin embargo hoy sabemos que es debido a una adaptación neuronal de estas celulas.

Hay distintos ejemplos para este fenómeno entre los cuales se encuentran los siguientes:

A pantalla completa (y en mute a ser posible :D) mantened fija la mirada al centro de la espiral aguantad todo el tiempo que dura el video con la mirada fija en ese punto y después mirad hacia una pared blanca y observad lo que sucede.

Otro quizás más impactante es el siguiente. Lo podéis encontrar en esta página (como todos los demás)

Pulsad el icono de "Full Screen" y también el que pone Buddha-. Observad un ratito la animación y a los 30 o 40 segundos pulsad (sin cambiar la vista) el icono Buddha+ (el mismo pero que cambia al pulsarlo). Notaréis como que la imagen estática hace lo contrario a lo que hace la "cascada". Tiene lógica suponer que esto es debido a una fatiga de las neuronas encargadas de procesar el movimiento porque, después de un rato siendo estimuladas en una dirección si cambiamos a una imagen estática (puede ser el Buddha o simplemente cualquier cos estática que tengáis cerca del monitor) las neuronas suponen que eso sigue moviéndose pero al estar quieto...  creemos que se mueve en sentido contrario. Sin embargo, como hemos comentado, las neuronas encargadas de percibir el movimiento se "acostumbran" a ese movimiento y al quitárselo percibimos el movimiento en la dirección opuesta.
También podemos pensarlo como: las neuronas se acostumbran a ese movimiento y dejan de emitir información de la misma manera y dicen: bueno, esto es lo que hay, dejo de transmitir todo el rato porque es un patrón continuo. Entonces al cambiarlo por una imagen estática empiezan a informar de que eso se mueve en sentido contrario (cosa que on es verdad).

Ilusión de la serpiente
Esta ilusión es muy conocida y en muchas tiendas incluso venden posters con este dibujo.

Voy a poneros una versión menos conocida pero que funciona de la misma manera.

Figura 1

Fijaros que la imagen parece que se contraiga siempre hacia dentro (por el centro) y que se expanda (por la periferia) pero sin embargo el efecto desaparece si dejamos los ojos fijos en un punto de la imagen.

Está comprobado que se produce un movimiento acorde con el siguiente diagrama

Figura 2

Lo cual quiere decir que si creamos un patrón de lineas con esa diferencia de luminosidad nos parece que haya un movimiento en esa dirección. Si visitáis este enlace podéis comprobar que si pulsáis el botón "invert" el patrón parece entonces cambiar de expansión a contracción o al contario. Esto hace que podamos crear muchísimas figuras de distinta forma y consigamos el mismo efecto, por ejemplo, la conocida "Serpiente".

Figura 3

aftereffect

aftereffect

Aquí como véis volvemos a tener el mismo patrón: amarillo-negro-azul-blanco y de nuevo azul, correspondiente con las tonalidades de luminancia  de la figura 2.

Mirada fantasmal
Creo que estas ilusiones no son muy conocidas sin embargo creo que son bastante impresionantes.

Para notar la diferencia tenemos que desenfocar la imagen de alguna manera. La más fácil es ser miope (como en muchos otros aspectos de la vida :D). Si tienes la "suerte" de ser miope simplemente mira la imagen con las gafas y acto seguido quítatelas. Si eres muy miope tendrás que acercarte a la pantalla porque tanto desenfoque hará que no veas nada. Si no tienes la suerte de ser miope habrá que miopizarse de alguna manera. La más fácil e indolora consiste en cerrar un ojo, interponer un dedo entre la imagen y vuestro ojo y enfocar al ojo. Ajustando la distancia del dedo desenfocareis más o menos. Podréis notar entonces en el fondo el efecto. Si tenéis a mano unas gafas de vuestros padres o vuestros abuelos también podéis desenfocar la imagen con ellas (a poder ser que no sean progresivas)
Para lo más tecnológicos copiaros la imagen en Gimp o en Photoshop y añadirle un efecto "desenfoque gaussiano".

Imagen añadida a posteriori. Gracias a Alexandre por el chivatazo

Otro ejemplo muy conocido es el llamado Dr Angry and Mr Smile:

Estas fotos están creadas utilizando el concepto de "frecuencia espacial". La frecuencia espacial. En el caso de la "mirada fantasmal" la imagen está construida por dos imágenes independientes que tan solo difieren en la dirección de mirada. Si enfocamos sobre la imagen, la fotografía de mayor frecuencia espacial "gana" y por tanto es la que vemos. Cuando la imagen está desenfocada la imagen construida con frecuencia espacial baja es la que vemos.

El efecto está basado en la separacion de nuestros fotorreceptores en retina lo que hace que, si algo tiene una frecuencia espacial muy alta se produzca un submuestreo (el conocido aliasing en inglés). Es por esto que al desenfocar la imagen que veíamos al estar enfocada desaparece, queda submuestreada y no somos capaces de verla, dejando paso a la imagen submuestreada.

Hay muchas más de las que me gustaría hablaros pero prefiero dejarlas para otra entrada y no saturar mucho vuestros cerebros (porque estas cosas cansan) así que estad atentos como siempre a nuevas entradas.

Fuente: Michael Bach, un auténtico genio en este tema

LEDs

El primer LED (siglas en inglés para "Diodo emisor de luz") fue fabricado en 1927 pero como suele pasar muchas veces no se utilizó de forma industrial hasta bastante después, concretamente en la década de los 70 del siglo pasado. Por aquellos tiempos sólo se podían fabricar en color rojo, verde y amarillo y con muy poca intensidad.

Cómo funcionan

No voy a entrar mucho en el principio físico para que no terminemos todos con dolor de cabeza pero básicamente consiste en un material semiconductor (se comporta como conductor o aislante dependiendo de diversos factores). Cuando un electrón cae en el átomo de una capa más energética a otra menos energética esta diferencia de energía se compensa por la emisión de un fotón. Si la diferencia de energía produce un fotón con una longitud de onda entre los aproximadamente 380 y 780nm seremos capaces de ver esta luz (espectro visible). Se puede calcular esta longitud de onda con la ecuación E=h·c/λ, siendo E la diferencia de energía del electrón entre un nivel y otro, c la velocidad de la luz y λ la longitud de onda del fotón emitido.

Partes de un LED

Conseguimos así la emisión de luz, dependiendo del material semiconductor en longitudes de onda que hoy en día desde el infrarrojo hasta el ultravioleta pasando por muchísimas longitudes de onda en el visible.

La caída de energía que hay en el salto del electrón de una capa a otra dependerá del material semiconductor, por ejemplo, con diodos convencionales de silicio o germanio conseguiremos luz infrarroja, invisible al ojo humano pero empleada desde hace muchos años para mandos a distancia. Os dejo una tabla aquí para que veáis

La dificultad de construcción de los LEDs radica en la dirección de longitudes de ondas más cortas, por ejemplo, es más fácil construir un LED rojo que uno azul. Es por eso que estos últimos no fueron desarrollados hasta la década de 1990 con lo cuál fue posible en ese momento la obtención de luz blanca y su posibilidad de aplicación a televisores. Actualmente, como ya hemos comentado es posible la fabricación hasta longitudes de onda más allá del azul llegando al ultravioleta.

Los LEDs típicos están preparados para trabajar a pontencias entre 30 mW y 60mW. En 1999 se desarrollaron LEDs capaces de trabajar a potencias de 1 W y lo que es más importante: capaces de trabajar continuamente ya que están preparados para disipar el calor que generan.

Hoy en día se pueden utilizar ya LEDs para iluminación vial ya que se han desarrollado LEDs de luz blanca con una eficiencia luminosa alrededor de los 150 lm/W siendo equivalente a un rendimiento de casi el doble  con respecto a lámparas fluorescentes y 12 veces más eficiente que una lámpara incandescente. La eficiencia es incluso superior a las luminarias típicas que se encuentran en las carreteras de vapor sodio de alta presión (132 lm/W).

En los últimos años han aparecido los llamados OLEDs, sobre todo aplicados a la industria de pantallas para móviles o televisores.

Aplicaciones

Os habréis dado cuenta que últimamente casi todo funciona con LEDs. Vamos a hacer un repaso por todas las aplicaciones que tiene este pequeño y futurista amigo.

LEDs infrarrojos (IREDs): Ya hemos comentado que su uso quizá más extendido sería el de los mandos a distancia, ya sean para televisores, videos, dvd, aires acondicionados... Ahora ya menos pero la mayoría recordaréis cuando los móviles (algunos todavía) tenían como una ventanita oscura en un lateral que había que enfrentar con otro móvil para transmitir datos vía infrarrojos. También muchos recordaréis las Game Boy color enfrentadas para intercambiar Pokemons y demás :D.

La barra sensora de la videoconsola Nintendo Wii consta de 5 LEDs infrarrojos a cada lado para los cuales la cámara infrarroja del mando de la Wii (Wiimote) es sensible y con los cuales se orienta para calcular la posición a la cuál se está apuntando.

Un dato curioso de estos LEDs es que emiten luz en el Infrarrojo cercano, es decir, no están muy lejos del rojo al cuál somos sensibles. Sin embargo las cámaras de fotos digitales son sensibles a parte de la luz que emiten estos LEDs invisibles para nuestros ojos. Haced la prueba con un mando a distancia y veréis que a través de la cámara, al pulsar cualquier botón de un mando a distancia podréis ver la luz que emiten.

Foto de la barra sensora de Wii realizada con una cámara de fotos digital

En cuanto a los LEDs en el visible pues... semáforos, iluminación, televisores (rojo,verde y azul para dar lugar a toda la gama de colores), indicadores en reproductores de DVD, en los paneles de un coche...

En la iluminación obtenemos una luz que no parpadea como los fluorescentes, luz fría, muy eficiente, menor impacto para el medio ambiente...

Luego además encontramos miles de gadgets en bazares con LEDs en figuras decoratitavas, en linternas y en miles de cosas de lo más curioso como estas pelotas de goma que al botar se encienden....

En la parte más técnica encontramos el "diodo láser" que emite luz con una altísima coherencia el cuál lo hace apto para investigación en el campo de la óptica.

En fin, un montón de utilidades de lo más simple a lo más tecnológico que hace que encontremos estas lucecitas por todos lados.

El cubo de Rubik

Después de mis años de relación con él (de amor y odio) la mejor manera de definirlo creo que es: "ese juguetito del diablo que la gente nunca consiguió acabar y al que todo el mundo le quitaba las pegatinas de pequeño"(con lo fácil que es desmontarlo...).

Pero vamos a ir un poquito más allá.

Para empezar un poquito de historia. Todos sabréis que este juguete tiene su origen en los años 80, pero concretamente fue inventado en 1974 por el arquitecto Ernö Rubik con el fin de explicar teoría de grupos a sus alumnos, una rama de las matemáticas de las más complicadas (por lo que he oído).
Sin embargo rápidamente se convirtió en uno de los puzzles más vendidos de la historia con más de 350 millones entre originales y copias desde su lanzamiento en 1980.

El mecanismo del cubo original (3x3x3) es muy simple pero a pesar de eso se consiguen 43.252.003.274.489.856.000 combinaciones posibles. Esta tremenda locura hace muy difícil (prácticamente imposible) resolverlo sin mirar (y sin memorizar) ya que, si sacásemos una de esas combinaciones cada segundo nos harían falta 10 veces la edad que tienen nuestro universo, es decir, unos 137.000 millones de años en total. Parece mucho ¿verdad? Pero bueno, nadie se pone a resolverlo sin echarle una ojeada y empezar a conseguir hacer una cara de un color... Es decir, nadie lo hace al azar así que no hay que dedicarle tanto tiempo para resolverlo.

Cubo de Rubik 3x3x3

Hoy en día las cosas han cambiado mucho desde entonces. Para empezar Ernö Rubik no sabía resolverlo cuando lo construyó y hoy, gracias al paso del tiempo y sobre todo a internet miles de personas en todo el mundo saben resolverlo.

Además con el paso del tiempo han ido saliendo cubos de distinto número de piezas habiendo ahora una variedad increíble. Incluso, los últimos cubos que están saliendo de un tamaño tan grande que han dejado de ser cubos para evitar problemas mecánicos.

Construidos por la marca original encontramos tamaños desde 2x2x2 hasta 5x5x5 llamándose el 4x4x4 "Rubik´s Revenge" y el 5x5x5 "Rubik´s Professor".

Hace un par de años otra empresa, V-Cubes se lanzó a vender el 6x6x6 y el 7x7x7 (ya hay disponible para comprar hasta el 11x11x11) que podéis ver en la siguiente imagen.

Cubos de tamaño 3x3x3,4x4x5,5x5x5,6x6x6 y 7x7x7

Megaminx

Además, y por este motivo redacto esta entrada, desde hace bastante tiempo se vienen realizando campeonatos de velocidad por todo el mundo para ver quién es mejor en cada uno de estos puzzles con categorías tan disparatadas como: resolución a una mano, resolución a ciegas y, la más disparatada para mi gusto: resolución con los pies. También se resuelven en estos campeonatos otros puzzles tan diversos como los llamados Pyraminx, Magic, Master Magic, Clock y y algunos otros como Megamix.

Pyraminx

Aquí en España se realizan aproximadamente unos 3 Opens al año además de el Campeonato de España.
En ellos nunca se suele hacer la competición con los pies pero si las demás.



La mayoría de estos puzzles, todos los tipo Rubik y algunos más como el Megaminx y el Pyraminx son fáciles de resolver una vez que se conoce el 3x3x3. Digamos que la mayoría de estos son como el 3x3x3 pero con algo más (o algo menos en el caso del 2x2x2)

Obviamente se pueden encontrar soluciones en internet al alcance de todos. Por experiencia personal deciros que es algo bastante adictivo y de lo que se llega a disfrutar mucho.
La gente (entre la que me incluyo) hacen quedadas con los compañeros de afición para hacer mini-campeonatos y sobre todo los campeonatos oficiales en los cuales cualquiera puede participar y en los cuales se quedarán registrados los tiempos que realice en la página web de la World Cube Association y entrar en el ranking nacional, europeo y mundial.

11x11x11

La mayoría de nosotros, los que asistimos a campeonatos utilizamos un método para resolverlo llamado Friedrich debido a su creador/ora y muchos consejos y técnicas que utilizamos y compartimos en la red. Os voy a dejar un enlace a un foro en el cuál podéis aprender un montón sobre este tema (aunque no me guste su creador :p) http://rubikaz.com/. En ella encontraréis tutoriales y sobre todo, en el foro, mucha gente añadiendo enlaces para tutoriales mejores, o más avanzados o simplemente técnicas para resolverlo más rápido con las que nos sentimos cómodos y compartimos con los demás.

También os pongo algún vídeo mío (lo mejor que he grabado pero puedo hacer tiempos mejores a veces :D) para que veáis hasta donde se puede llegar con un poquito de dedicación y tampoco siendo un enfermo (el record del mundo está en 6,65 segundos...)

Y para terminar un vistazo podéis echarle a esta web donde curioseando podréis ver los rankings por países, continentes, por categorías, por tipo de puzzle... WCA

Espero que os haya parecido entretenida y que os animéis algún día a dar el paso de intentar resolverlo y si eso, más adelante, intentar resolverlo con velocidad con alguno de los métodos de "speeding" que corren por la web.

Next Limit

Después de casi un mes aquí estoy de vuelta. Después de los atracones navideños (que ya quedan lejos) ahora en época de exámenes me ha costado más encontrar el hueco pero aquí está. Por cierto, me quedé a cuadros al escuchar en televisión que la astrología ha dado un salto de 1500 años hasta el presente actualizando los signos del zodiaco. La primera vez que lo oí no me lo creía y pensé que tampoco irían a añadir la 13ª: Ofiuco, pero si, ahí están. A los que les hayan hecho una carta astral en los últimos años que vayan a pedir la devolución del dinero porque después de admitir que en toda la vida éramos los signos que decían... En fin, una cosa hecha :D.

Ahora ya entrando en materia voy a hablaros de una compañía que me parece impresionante y de la cuál creo que deberíamos sentirnos muy orgullosos ya que es española: Nextlimit.

Llevaba tiempo queriendo hablar de ella y ahora, buscando material fotográfico para la entrada he visto que también fueron los encargados de hacer los fluidos de uno de mis juegos favoritos así que está decidido.

Captura del juego Bioshock 2

Pero empecemos por el principio. Esta compañía fue fundada en Madrid en el año 1988 (muy buena añada) por Victor Gonzales e Ignacio Vargas, dos ingenieros que crearon estas 3 herramientas de las que tienen que sentirse muy muy orgullosos.

Hoy en día trabajan (por lo que veo en televisión y en el cine) a todas horas, haciendo efectos especiales tanto para anuncios de televisión como para cine. Parece ser que también para juegos de ordenador. Yo la verdad es que cada vez que veo una simulación de fluidos que sea real como la vida misma (nunca mejor dicho) pienso en que es un trabajo realizado por la compañía de estas dos fieras de la técnica y la animación. Hoy en día cuenta con unos 10 trabajadores y ya tienen un Oscar Técnico. Ahí es nada.

Hoy en día cuentan con 3 productos en el mercado:

• RealFlow: Pienso que su buque insignia y el que digamos, más propaganda les hace por llegar a un mayor público sus resultados. Es un kit de, digamos cálculo a lo bestia de partículas (sobre todo agua y polvo) pero también simula movimientos de cuerpos rígido, cuerpos blandos... Luego estas partículas pueden ser tomadas como mallas y exportarlas a otros programas como Maya o Cinema 4D e integrarlos en una animación. Yo tuve la oportunidad de utilizarlo hace un tiempo y la verdad es que es impresionante. Aquí os dejo el cutre resultado al que llegué a baja resolución y bajo (muy muy bajo) detalle del fluido ya que lo hice con un ordenador bastante más lento del que tengo ahora... y procesar 100.000 partículas cuesta para un ordenador no profesional (desde entonces aprendido a iluminar mejor y texturizar mejor). 

Y ahora una demostración de lo que esta gente puede hacer con RealFlow:

• Maxwell Render: Un programa que no conocía hasta ahora pero viendo ejemplos en la web de Next Limit me ha parecido impresionante. Es un software creado para la creación de renderizados hiper realistas. El nombre le viene que ni pintado ya que el por qué de su realismo en los renderizados se debe a un calculo muy meticuloso y complicado de cómo actuaría la luz si el entorno 3D fuera un entorno de verdad. Maxwell fue el que describió con sus cuatro fórmulas el comportamiento de la luz como onda electro-magnética... Para qué hablar más, simplemente disfrutad del realismo de estos modelos 3D y si os parece que es mentira, que eso no es por ordenador y que es real es porque el programa cumple su cometido.

• XFlow: Seguramente el aspecto menos conocido de esta compañía pero sin duda el más técnico. Este programa utiliza los complejísimos y exactísimos cálculos que pueden aplicarse a Real Flow pero esta vez llevados al límite para la industria. Imaginaros que esta vez el fluido fuese aire. Si introducimos un modelo 3D de un vehículo podemos ver exactamente la eficiencia aerodinámica que tendría en carretera. Esto es imprescindible en la creación de nuevos modelos de coches ya sea para hacerlos más rápidos (competición) o para hacerlos energéticamente más eficientes.

Para terminar os dejo un vídeo de un reportaje para 3DA. No tiene desperdicio ninguno:

A cualquiera que le guste la animación, o la simulación, o el trabajo bien hecho en general se dará cuenta que esta gente es de las que lo hace. Ya os digo, creo que tenemos que sentirnos orgullosos de esta compañía que nos da este nivel tremendo de realismo. Cualquiera que haya leído esto pensará que Next Limit me paga o algo para decir esto ¿verdad? Pues yo digo, ojala. Me queda la esperanza de que en otra vida igual pueda trabajar en un sitio así :D