REVISTA DE INGENIERIA DYNA

POTENCIALIDADES DE LA REALIDAD VIRTUAL CON VRML / X3D EN PROYECTOS DE CONSTRUCCIÓN.

POTENTIAL OF VIRTUAL REALITY WITH VRML / X3D IN CONSTRUCTION PROJECTS.

Alfredo del Caño Gochi, Dr. ingeniero industrial, Catedrático de Universidad, Escuela Politécnica Superior, Universidad de La Coruña.
Luis Solano Díaz del Río, ingeniero industrial, Navantia
M. Pilar de la Cruz López, Dra. ingeniero industrial, Profesora titular de Universidad, Escuela Politécnica Superior, Universidad de La Coruña.

Autor para correspondencia, direcciones postal y electrónica y teléfono:
Alfredo del Caño Gochi
Dirección postal:
Universidad de La Coruña, Escuela Politécnica Superior
Campus de Esteiro. C/ Mendizábal, S/N
15403 Ferrol
Dirección electrónica: alfredo@cdf.udc.es
Teléfono: 981.33.74.00 ext. 3291

Remitido a: DYNA (por e-mail, a dyna@coiib.es)
Fecha de envío: 16 de diciembre de 2006
NOTA: los autores no necesitan devolución del material gráfico.

PALABRAS CLAVE: diseño asistido por ordenador (DAO), realidad virtual, visualización, simulación, arquitectura, ingeniería, construcción.

KEYWORDS: computer aided design (CAD), virtual reality, visualization, simulation, architecture, engineering, construction.

RESUMEN
Este artículo resume las ventajas e inconvenientes, así como el potencial uso de la realidad virtual, en general, y del VRML, en particular, en proyectos de construcción. El artículo incluye un breve resumen del entorno de diseño asistido por ordenador en el que se encuentran incluidos la realidad virtual y el VRML; un análisis de las características, evolución histórica, técnicas y herramientas de la realidad virtual; un análisis de las características, ventajas, inconvenientes y campos de aplicación del VRML; un ejemplo de aplicación que sirve de base para resumir las principales dificultades que aparecen en el uso del VRML; y el análisis de las características y potencialidades adicionales del X3D, futuro sucesor del VRML. A pesar de tratarse todavía de una tecnología joven, con sus correspondientes desventajas aquí resumidas, supone indudables potencialidades para la industria de la construcción, probablemente a medio plazo, reflejadas también en este artículo.

ABSTRACT
This paper summarizes the pros and cons, and also the potential use, in general, of virtual reality and, particularly, of VRML in construction projects. The paper includes a short summary of the computer assisted design environment where virtual reality and VRML are included; an analysis of the characteristics, historic evolution, techniques and tools of virtual reality; an analysis of the main characteristics, pros, cons and application fields of VRML; an example of using VRML, and a summary of the main specific difficulties experimented in building the example model; and an analysis of the main characteristics of X3D, the successor of VRML. Despite being a young technology, with its corresponding disadvantages here summarized, VRML / X3D entail an unquestionable potential for the construction industry, probably at the medium-term, also explained in this paper.

INTRODUCCIÓN
Con motivo del 150 aniversario de la ingeniería industrial, el Departamento de Ingeniería Industrial II de la Universidad de La Coruña desarrolló un proyecto preliminar para analizar la evolución y futuro de las construcciones industriales, fundamentalmente en el entorno de los países occidentales. Dicho trabajo, que constituía la primera fase de un proyecto de mayor alcance, se desarrolló desde finales del año 2000 hasta julio de 2001 y sus principales conclusiones fueron publicadas en 2001 (de la Cruz y del Caño, 2001) en esta misma revista. Para la parte de diseño asistido por ordenador, allí tratada de manera muy general, este escrito amplía uno de los aspectos relacionados con el diseño e ingeniería asistidos por ordenador (CAD/CAE): el que tiene que ver con la realidad virtual y, en particular, con el VRML (Virtual Reality Modeling Language) y con el X3D, sucesor a futuro del VRML.

DEL TABLERO DE DIBUJO A LA REALIDAD VIRTUAL
Desde el comienzo de los tiempos las personas responsables de llevar a cabo proyectos de construcción han necesitado representar sus ideas para, por un lado, conseguir casarlas de manera coherente para configurar el diseño a ejecutar; por otro lado, para mostrar a los demás su diseño (especialmente a los clientes) y obtener su realimentación y aprobación; y, por último, para transmitir dicho diseño a las personas responsables de la ejecución física, para que ésta pueda realizarse sin dificultades.

La evolución histórica del uso de herramientas de dibujo en construcción comienza con el dibujo a mano en papel u otros soportes más primitivos (papiro, soportes pétreos naturales o artificiales), aspecto probablemente tan antiguo como algunas de las más antiguas civilizaciones. Si nos remontamos a la revolución industrial y, por tanto, a la aparición de los primeros ingenieros tal como hoy se conciben, en ese momento lo que se usa es el dibujo a mano en papel sobre tablero. Más tarde, sobretodo a partir de los 50, y solamente para proyectos de plantas industriales complejas, se generaliza el uso de maquetas detalladas a escala como complemento al dibujo a mano. Incluso en los 70 e inicio de los 80, cuando ya existen herramientas de dibujo asistido por ordenador, todavía se siguen usando las maquetas ya que dichas herramientas informáticas no permiten todavía el dibujo en tres dimensiones. Obviamente el uso de maquetas es muy anterior a esta época, probablemente tan antiguo como las antiguas civilizaciones, constituyendo una herramienta útil para transmitir el diseño a los clientes que no tienen conocimientos suficientes de interpretación de planos; pero las maquetas se hicieron estrictamente necesarias en la construcción industrial para el proyectista, porque la complejidad de las plantas de proceso químicas y petroquímicas y de las centrales de producción de energía (inicialmente térmicas convencionales y, más tarde, nucleares) era tal que no había otra manera de poder analizar de antemano las interferencias entre sistemas constructivos para evitar, por ejemplo, que tuberías o conductos pasasen por lugares por donde era imposible su paso al coincidir con vigas, pilares o con otras tuberías o conductos.

A partir de la aparición del ordenador éste se usa primero para el cálculo y dimensionamiento estructural y de instalaciones, antes que para el dibujo, ya que la potencia necesaria para esto era mayor que la necesaria para aquello y para otras tareas numéricas de cálculo. Del cálculo y dimensionamiento asistido por ordenador se pasa, por tanto, al dibujo asistido por ordenador y, poco a poco, y más recientemente, al diseño asistido por ordenador (del Caño y de la Cruz, 1993; Domínguez et al, 1995; Wagter, 1992), que es un concepto muy amplio y complejo y en el que todavía queda bastante que avanzar. En el dibujo y el diseño asistidos por ordenador, de nuevo, la espectacularidad y rapidez de la evolución no han sido tan elevadas como en el caso del cálculo y dimensionamiento estructural o de instalaciones porque la potencia computacional que se necesita es mucho más elevada, y ha sido recientemente cuando los ordenadores personales han empezando a tener potencia como para hacer, por ejemplo, simulaciones dinámicas en tres dimensiones reales sin problemas graves (denominadas a veces 3+1D o, sobre todo, 4D, refiriéndose a las tres dimensiones del espacio más el tiempo).

Actualmente el software estándar de propósito genérico, como AutoCad o Microstation (entre otros), permite la realización de dibujo asistido por ordenador en dos y tres dimensiones (2D / 3D) con cierta facilidad (ambos son potentes para 2D, pero engorrosos para 3D), aunque necesitan módulos adicionales para ser más productivos en los diferentes campos específicos (construcción, diseño mecánico, etc.); así, por ejemplo, AutoDesk comercializa Architectural Desktop para dicho propósito, en el campo específico del dibujo y diseño arquitectónico. El Inventor Series de Autodesk es ya un programa de diseño 3D propiamente dicho, permitiendo el manejo de conjuntos de piezas y el diseño parametrizado. Por otro lado, el software estándar de propósito genérico, como es el caso de AutoCad, incluye también herramientas para realizar visualización dinámica en 3D, aunque con menos potencia y prestaciones que otro software de propósito especifico para este fin, como es el caso de 3D Studio, de AutoDesk. Estas herramientas sirven mejor a dicho propósito por su mayor potencia y capacidad de foto-realismo pero, al margen de que requieren mayor potencia del hardware, son menos amigables en su uso, consumen más tiempo de computación para la generación de los archivos de visualización, suponen la generación de archivos de enorme tamaño (y tanto más cuanta mayor sea la resolución deseada), y las visualizaciones no son "flexibles" (como veremos, no incluyen el concepto de realidad virtual), en el sentido de que es el técnico el que define cuál va a ser la visualización, y el cliente o usuario no puede alterarla, ya que tiene que ver exclusivamente lo que el técnico ha querido visualizar en cada momento.

Lo último en llegar ha sido la realidad virtual; en particular, el lenguaje de programación VRML, con sus herramientas de visualización (hasta ahora gratuitas), como la de Parallel Graphics (2005), llamada Cortona Graphics, o la de Silicon Graphics (SGI, 2006), llamada Cosmo Placer, o Blaxxun Contact, de Blaxxun (2006a), permite la generación de visualizaciones dinámicas "flexibles" generando archivos de muy pequeño tamaño que, además, permiten la visualización a través de la Red (Internet e intranets); con este tipo de software es el cliente o usuario el que, usando el ratón, decide por qué partes del edificio o planta va a pasar, y con qué características (velocidad y altura de visualización) va a realizar la visualización (visualización "flexible"; realidad virtual). Su uso puede servir, entre otras cosas, para presentar y reforzar el diseño arquitectónico conceptual, en un principio, para reflejar el diseño cuando éste se encuentra ya en fase de proyecto básico o de detalle, para simular procesos de ejecución (como se verá más tarde), o para realizar informes de avance de obra en los que se aprecie, con diferentes colores, las partes ejecutadas y las pendientes de ejecutar. O, incluso, que refleje el avance cronológico que ha tenido una obra. Y todo ello a distancia, a través de la Red.

De todos modos, y por lo pronto, el VRML tiene una de sus mayores debilidades en su baja capacidad de foto-realismo. Existe abundante software de ingeniería que permite exportar sus ficheros en formato VRML. Así, por citar un par de campos, la mayoría de los programas de cálculo por el Método de los Elementos Finitos (MEF) o de Análisis Computacional de Fluidos (Computational Fluid Dynamics; CFD) pueden exportar sus resultados en este formato, con las ventajas que esto conlleva. En primer lugar, el intercambio sencillo de información, ya que cualquier persona con un navegador de Internet puede examinar dichos resultados sin estar en posesión de una licencia del programa de cálculo. Además, el volumen de información a intercambiar es muy inferior, ya que el VRML es mucho más ligero que los voluminosos ficheros de resultados de este tipo de programas. Por último, el VRML permite ver el problema desde todas las perspectivas posibles, gracias a su carácter tridimensional. Para realizar este tipo de análisis se suele hacer un preproceso con un sistema de CAD, luego se usa el software de MEF o CFD y, finalmente, se procede a la exportación de geometría y resultados en VRML y a su visualización.

REALIDAD VIRTUAL

Introducción y conceptos básicos
Idealmente, realidad virtual (RV) es (Díaz y González, 2001; Warwick et al, 1993) la manipulación de los sentidos humanos (actualmente: tacto, vista y oído) por medio de entornos tridimensionales sintetizados por ordenador en el que uno o varios participantes, acoplados de manera adecuada al sistema de computación, interactúan de manera rápida e intuitiva tal que el ordenador desaparece de la mente del usuario, percibiendo como real el entorno generado por el ordenador. Los entornos o escenarios de la realidad virtual pueden ser predefinidos o enfocados de manera que el usuario desarrolle una destreza específica, u obtenga una percepción clara, como si estuviera realmente en ellos.

Un sistema de realidad virtual debe tener tres características básicas que se van a explicar a continuación; y no es suficiente con que tenga una o dos de ellas. Estas tres características son:

- La interacción, que implica la posibilidad de que el usuario manipule el curso de la acción en el entorno creado, respondiendo éste a los estímulos de aquel, creándose una interdependencia entre ellos. Dentro de la característica de la interacción existen dos aspectos esenciales, que son la navegación y la dinámica del ambiente. La navegación implica que el usuario puede moverse libremente en el entorno adoptando en cada localización el punto de vista que desee; sin embargo, el sistema tiene una serie de restricciones establecidas por el creador del software (por ejemplo, si se puede volar o no, para ver una construcción desde el aire). La dinámica del ambiente son las reglas que establecen cómo el entorno interactúa con el usuario.
- La inmersión, que implica la concentración de la atención del usuario en la información u operación en la que trabaja; ello favorece el aprendizaje del usuario.
- La tridimensionalidad, de manera que la visión incluye las tres dimensiones del espacio, y la audición incluye direccionalidad.

Evolución histórica de la realidad virtual: desde el origen al X3D
El concepto de realidad virtual (Díaz y González, 2001) aparece en 1965, cuando Ivan Sutherland publica el artículo titulado "The ultimate display", en el que describe el concepto básico de la misma. En 1972 General Electric desarrolla para la Armada estadounidense el primer simulador computerizado de vuelo. Este tipo de programas serán uno de los pilares del desarrollo de la realidad virtual. En 1984 William Gibson publica su novela "Neuromancer", en la que usa por primera vez el término "ciberespacio"; a partir de ello algunas personas empiezan a usar dicho término para referirse a la realidad virtual, a pesar de que Gibson no lo usaba con ese significado. En 1986 Michael Deering y Howard Davidson, científicos del centro de investigación Schlumberger, en Palo Alto (California), trabajan en colaboración con Sun Microsystems en el desarrollo del primer visor de color basado en una estación de trabajo de esta marca. En este momento ya existen otros laboratorios como el de la NASA, Universidad de Tokio, Boeing, IBM y Fujitsu, que trabajan en el desarrollo de herramientas de realidad virtual. En 1989 VPL y Autodesk ya disponen de sistemas de realidad virtual, a precios muy elevados. En ese año aparece el término "realidad virtual", acuñado por Jaron Lanier, Chief Executive Officer de VPL. También en ese año Rick Carey y Paul Strauss, de Silicon Graphics, comienzan un proyecto para diseñar y construir un sistema para generar aplicaciones interactivas con gráficos tridimensionales, que dará lugar a aplicaciones que, a su vez, servirán más tarde para generar el VRML; en 1992 aparece Iris Inventor Toolkit, producto de los esfuerzos de dicho proyecto. También en 1992 Sun Microsystems hace la primera demostración de su Portal Visual, el entorno de RV de mayor resolución hasta esa fecha. Al Gore, en ese momento Vicepresidente de EEUU, trata de fomentar estas tecnologías afirmando que son de gran importancia para la competitividad norteamericana. En 1994 se funda la Sociedad Realidad Virtual (Virtual Reality Society). También en este año aparece el Silicon Graphics Open Inventor, segunda versión del Iris Inventor Toolkit; el sistema de objetos y el formato de archivo de este software servirán más tarde a Gavin Bell para escribir la primera propuesta de especificación de VRML 1.0. Es en 1994 también cuando Mark Pesce y Brian Dehlendorf crean la lista de discusión www-vrml, en la que se da la oportunidad, a todo el que lo desee, de hacer propuestas de especificación formal del VRML. De las propuestas habidas se escogió la basada en Silicon Graphics Open Inventor, naciendo el VRML 1.0.

El lenguaje se siguió desarrollando en función de las apreciaciones recogidas en www-vrml. En 1996, tras recepción de propuestas y votaciones públicas, se adopta el proyecto de Silicon Graphics, Sony y Mitra denominado "Moving Worlds" como nuevo estándar oficial del VRML, ahora llamado VRML 2.0 o VRML 97. Además de dichas empresas, durante este proceso intervinieron, mostrando gran interés y realizando importante esfuerzo, empresas como Netscape, Apple, IBM o Microsoft, lo cual supone una posible confirmación de la opinión de muchos expertos que piensan que la evolución de la Web va hacia las tres dimensiones (del HTML al VRML). Para terminar este epígrafe sobre evolución, hay que reseñar que el referido estándar 2.0 o 97 se convirtió más tarde en las normas ISO/IEC 14772-1 e ISO/IEC 14772-2; la Parte 1 (ISO/IEC 14772-1:1997), emitida en 1997, define la especificación funcional y la codificación o formato de archivo, y la Parte 2 (ISO/IEC 14772-2:2004), que data de 2004, define el interfaz a usar por aplicaciones diferentes al explorador de VRML para acceder y manipular los objetos definidos mediante la norma ISO/IEC 14772-1. Por otro lado, la Parte 1 (ISO, 2006) tuvo en 2003 una modificación (ISO/IEC 14772-1:1997/Amd 1:2003), para reforzar la interoperabilidad.

El último paso en esta evolución está siendo el X3D. Tras la generación del estándar VRML 97 la realimentación de promotores y usuarios continuó hacia lo que iba a ser VRML 3.0, y que finalmente se ha denominado X3D (Web3D Consortium, 2005), supone importantes mejoras sobre el VRML (que serán referidas más tarde), y en estos momentos todavía no existe un estándar completo para el nuevo lenguaje, ya que de las tres normas ISO en que se ha estructurado, sólo dos se han emitido al completo, estando la otra en fase de desarrollo, en una de sus partes (ISO, 2006; véase el Anexo I para más información).

Formas de realidad virtual
Existen diversas formas de realidad virtual (Díaz y González, 2001), como son la cabina de simulación (como las de entrenamiento de pilotos de avión), la realidad proyectada en una pantalla (como los escenarios virtuales de algunos programas de televisión), la realidad aumentada (en la que el usuario ve el mundo real y, a la vez, una serie de esquemas, diagramas o textos de ayuda en su tarea, como puedan ser algunos sistemas usados en defensa), la realidad virtual de escritorio (usando una pantalla de ordenador, a veces en 3D mediante el uso de gafas especiales, o una proyección de dicha pantalla para su visión simultánea por múltiples usuarios), o las ventanas acopladas visualmente (como las asociadas típicamente a los juegos de RV, mediante un casco estereofónico con sensores de posición y orientación, de manera que el usuario ve imágenes en función de sus movimientos de cabeza). En la actualidad lo que se usa normalmente en construcción es la realidad virtual de escritorio.

Mundos virtuales
A su vez (Díaz y González, 2001), un mundo virtual puede ser muerto, real, fantástico o mixto. En el primero no hay objetos en movimiento ni partes interactivas, y la experiencia del usuario se limita a explorarlo. En el mundo real los objetos se comportan tal como lo harían en la realidad y podemos, por ejemplo, abrir una puerta o ventana. A su vez, el mundo fantástico permite realizar actividades no posibles en la realidad, como volar o atravesar paredes. Por último, puede haber mundos mixtos en los que hay diferentes partes, mezcladas, cada una de ellas de alguno de los tipos ya referidos. En construcción se usan actualmente los tres tipos de mundo; en particular, el mundo fantástico nos permite ver las futuras construcciones desde cualquier punto de vista y con ello, por ejemplo, valorar mejor su impacto visual.

Técnicas usadas por la realidad virtual
La RV incluye el uso, fundamentalmente, de cuatro técnicas (Díaz y González, 2001):

- El modelado geométrico de sólidos, para generar los volúmenes de los objetos del entorno.
- La síntesis de imagen foto-realista, para que tanto esos objetos como los fondos del entorno (por ejemplo, el paisaje de fondo de una simulación de un edificio) sean, idealmente, imposibles de distinguir de escenas reales. Ello incluye la simulación de las diferentes características de un objeto: color, transparencia, rugosidad, brillo, o efecto de la incidencia de la luz, entre otras.
- La animación, para simular el movimiento de los objetos; a su vez, las leyes que rigen la animación pueden ser de cierta sencillez o de gran complejidad, cercanas a las de la realidad.
- Por último, la interacción hombre-máquina para que, por un lado, el entorno detecte al usuario e identifique sus acciones y, por otro, el usuario sea capaz de operar con el sistema, actuando sobre los diversos objetos que componen el entorno. Probablemente esta técnica y la anterior son las que suponen mayor complejidad.

Equipos de realidad virtual
Existe una gran variedad de equipos de realidad virtual, como ya se ha introducido al hablar de formas de RV. Entre los periféricos de entrada de datos se incluyen (Díaz y González, 2001) los joy-sticks, track-balls o ratones (con sus diferentes posibles tecnologías); los guantes de datos (también con diferentes tecnologías); o los dispositivos de reconocimiento de voz, entre otros. Y entre los dispositivos de salida están, entre otros, los visuales basados en cascos o sistemas de proyección; los de audio; o los actuadores que transmiten una fuerza a un sistema real y lo aceleran o frenan, o lo hacen equilibrarse o desequilibrarse. En la actualidad los que se usan normalmente en construcción son los asociados a la realidad virtual de escritorio: pantallas de ordenador o sistemas de proyección de sus imágenes.

EL VRML

Introducción y conceptos básicos
El VRML (Virtual Reality Modeling Language) es un lenguaje que permite describir objetos 3D y crear con ellos escenas y mundos virtuales; se fundamenta en tres pilares básicos (Martínez et al, 2002), que son:

- Realidad virtual.
- Programación orientada a objetos.
- E Internet como plataforma de distribución.

Se pueden crear simulaciones interactivas con animaciones, contenidos multimedia e interacción multiusuario en tiempo real. A estos mundos virtuales se puede acceder a través de la Web, mediante un explorador de Internet (como Microsoft Internet Explorer o Netscape Navigator), al que hay que agregar un módulo adicional (plug-in) que añade al navegador la capacidad de leer el código VRML; también existen navegadores específicos concebidos específicamente para VRML. La mayoría de los desarrolladores de software de CADD incluyen ya con su software la posibilidad de exportar en código VRML objetos previamente creados con dicho software.

Para generar el código (Díaz y González, 2001) se puede usar cualquier procesador de textos, ya que texto es lo único que contienen los archivos de VRML; de esta manera se controla totalmente el proceso de generación de mundos virtuales, si bien supone un esfuerzo de programación importante (la mayoría de los diseños requieren gran complejidad de programación que llevan a que esta alternativa no sea recomendable) y un conocimiento muy profundo del lenguaje y su sintaxis. La segunda alternativa, más recomendable, es el uso de programas específicos, a veces llamados "editores de VRML", que, a través de un interfaz sencillo, permiten generar los objetos y definir sus características (color, rugosidad, ...); esto ahorra mucho tiempo, evita la necesidad de un gran conocimiento del lenguaje (incluso lo evita), y en algunos casos el autor ve lo que esta creando en ese mismo momento sin tener que hacer uso de un navegador de VRML (aunque son mejorables, ya que no siempre lo que se ve en el editor es lo que se ve en el navegador), pero el código creado no suele ser tan eficiente. Como se ha anticipado, existe software comercial de CADD que exporta objetos a VRML, aunque esto, por un lado, es una solución parcial, por cuanto ello no suele permitir la animación de esos objetos (que hay que hacer por otros medios); y, por otro, tampoco el código generado suele ser muy eficiente, al ser traducciones de formato aplicadas a objetos que no han sido concebidos pensando en las características del VRML. Por otro lado, normalmente estos editores no tienen capacidad de desarrollo de modelos en 3D, por lo que es necesario crear el modelo 3D por otros medios, como veremos más tarde. En consecuencia, para la realización de un modelo 3D completo en VRML suele ser necesario el uso de varios tipos de paquetes de software. Este ha sido el caso del ejemplo de aplicación que se incluye más abajo en este artículo.

Estructura y principales herramientas
VRML, además de generar objetos complejos, permite aplicar texturas a los objetos, crear luces, asociar archivos de audio y vídeo a sucesos específicos o para su uso como sonido de fondo o como parte de una animación, o detectar la proximidad de un objeto a otro, o la del usuario (del cursor de su ratón, por ejemplo) a un objeto (Díaz y González, 2001).

A su vez, los objetos están construidos con nodos. Un nodo es el elemento básico del lenguaje y define una característica de la escena (un objeto tridimensional, un color, una fuente de luz, un archivo de audio, un sensor); puede ser parte de otro nodo, y posee una serie de atributos que establecen sus características.

Un objeto puede tener varios atributos que son, a su vez, nodos (nodos padres e hijos); ejemplos de dichos atributos son la geometría (atributo geometry), o la apariencia (atributo appearance). A su vez, cada atributo puede tomar diferentes valores; por ejemplo, al atributo geometry se le puede asociar un nodo esfera (Sphere) o cilindro (Cylinder), entre otros. Finalmente, estos últimos nodos pueden tener (o no) uno o varios campos; así, por ejemplo, el nodo cilindro tiene dos campos: altura (height) y radio (radius).

Además de lo anterior, la interconexión de nodos para intercambiar información por medio de "eventos" permite la animación del entorno virtual. Estos eventos se pueden producir mediante un contador, en la programación, o bien mediante la detección de interacciones del usuario (por ejemplo, cuando éste arrastra el ratón o hace clic sobre un sensor.

Los archivos VRML contienen, por tanto, texto con instrucciones en las que, entre otros aspectos, se describen los objetos tridimensionales y su aspecto, localización, movimiento, o respuesta en caso de acción sobre ellos (con el ratón, con el acercamiento de otro objeto, ...).

Las sentencias para generar objetos son muy sencillas y potentes; por ejemplo, la sentencia geometry Sphere { radius 2.3 } genera una esfera de radio 2.3 unidades; y la sentencia geometry Cylinder { height 1 radius .1 } un cilindro de altura 1 y radio 0.1.

Existen (Díaz y González, 2001) una serie de "primitivas", u objetos estándar predefinidos que tienen su propio nodo simple; estos son el cubo, el cilindro, el cono, la esfera y el texto. La segunda herramienta básica de generación de objetos 3D permite crear superficies aproximadas por polígonos; para ello se definen polígonos y la manera en que se unen para formar el objeto (nodo IndexedFaceSet). La tercera herramienta permite generar superficies topográficas tridimensionales; para ello se define una malla horizontal de puntos, se especifica una altura para cada uno, y se construyen polígonos que unan dichos puntos (nodo ElevationGrid). La última herramienta esencial es la que permite generar formas por extrusión, deslizando una sección plana a lo largo de una curva (nodo Extrusion).

Cada objeto se puede colocar en diferente localización del espacio tridimensional (nodo Transform), y puede tener diferentes atributos de apariencia (nodo Appearance); a su vez, la apariencia se puede establecer mediante diferentes nodos como el que asocia la apariencia a un material determinado (nodo Material), o el que la asocia a una determinada textura (nodo ImageTexture). La textura (por ejemplo, la apariencia de un muro de fábrica de ladrillo) puede establecerse mediante un mapa de bits o una imagen de otro tipo (que puede ser una fotografía de algo real). Existen también herramientas para reflejar los efectos de iluminación y sombras. VRML permite la existencia de múltiples fuentes luminosas de varias clases que simulen diferentes tipos de luz (solar, de llama, eléctrica), pudiendo establecerse diferentes localizaciones, orientaciones, intensidades, colores, alcance máximo y factor de atenuación, entre otros aspectos.

VRML permite, finalmente, establecer fondos para el cielo, el paisaje y el terreno, añadir niebla a una escena, o disminuir la visibilidad con la distancia. Y usa un sistema de coordinadas cartesiano de tres dimensiones, lo cual no excluye el uso de otros sistemas, mediante el uso de transformaciones.

Los objetos, por su parte, pueden moverse (Díaz y González, 2001) o contener partes móviles, para lo cual hay que indicar cómo deben moverse (nodos PositionInterpolator, para establecer trayectorias, y OrientationInterpolator, para las rotaciones) y cuándo deben hacerlo (nodo TimeSensor, que cronometra y envía señales a intervalos regulares de tiempo). Las funcionalidades de animación de VRML permiten también el que un objeto cambie de geometría o color, entre otras características. Y los cambios de color pueden ser diferentes en diferentes zonas de un objeto lo que permite, por ejemplo, la simulación de respuestas tensionales o térmicas de estructuras. Las comunicaciones entre nodos para enviarse señales que den lugar a la animación se pueden realizar a través del mecanismo denominado "routing", con sentencias de programación (comando ROUTE) que definen los eventos / señales que se envían de un nodo a otro. Las animaciones se pueden desencadenar no sólo en función del tiempo (nodo TimeSensor), sino también de acciones específicas como el clic de un ratón, o el paso de este cerca un objeto, mediante los denominados "sensores"; por ejemplo, el nodo TouchSensor detecta acciones del ratón. Por último, para comportamientos complejos de objetos, que no puedan ser simulados mediante las herramientas de VRML ya referidas, existe el nodo Script, que permite programar dicho comportamiento en otro lenguaje, frecuentemente en Java o JavaScript, aunque puede ser en otros, como C/C++. El nodo Script también permite la creación de otros elementos diferentes de los de la mera animación, normalmente usados para la interacción usuario-sistema, como puedan ser barras de desplazamiento, menús desplegables o mensajes de texto.

Finalmente, tras generar un código para un mundo virtual, éste puede verse con los exploradores ya referidos, cuyos plug-in añaden al explorador una serie de controles para que el usuario pueda, con el uso de su ratón, moverse por él (paseando, volando, ...).

Principales ventajas
VRML permite la construcción de prototipos virtuales con propósitos de experimentación y estudio, y ofrece un nuevo recurso de visualización 3D y de colaboración a distancia que puede llevar a avances importantes en la ingeniería simultánea o concurrente (The Construction Industry Institute, 2005), en la que los modelos son accesibles para todos los participantes en el proyecto.

Además, como se ha aludido previamente, y con respecto a las visualizaciones 4D tradicionales no interactivas del tipo de las generadas, por ejemplo, con 3D Studio, las ventajas de VRML radican en la interacción del usuario (visualizaciones en función de los deseos del usuario, aspecto que no existe en aquellas simulaciones que no están, por tanto, incluidas en el concepto de realidad virtual); y en la generación de archivos de muy pequeño tamaño que, además, permiten la visualización a través de la Red (Internet e intranets), con tiempos de descarga muy cortos (imposibles con los archivos de visualizaciones tradicionales, que suponen archivos de muchos Mb).

En el sector de la construcción, por otro lado, VRML y, en general, la realidad virtual, deberían mejorar la comunicación (Lipman y Reed, 2000; Martínez et al, 2002) entre los diferentes actores de sus proyectos y entre estos y las partes interesadas ajenas al sector, como es el caso de los ciudadanos que necesitan saber la influencia de los proyectos en su vida futura. Martínez et al (2002) consideran que una de las aplicaciones mas prometedoras en este sentido es la consulta publica de proyectos de infraestructuras. Internet ofrece la oportunidad de mostrar al público las características de futuras intervenciones y además permite obtener sus comentarios de una manera automática e instantánea. Las simulaciones de VRML / X3D en Internet pueden ser el puente que una a técnicos y comunidades (Martínez et al, 2002; citando a Goodfellow). Otras aplicaciones incluyen la representación de patrimonio arquitectónico físico ya desaparecido o en vías de serlo, o ubicado en sitios remotos, aislados o de muy difícil acceso físico, o cerrados al público. O la reproducción de aquellas obras de maestros de la arquitectura que nunca llegaron a ser construidas.

En otro sentido, estas técnicas permiten la simulación de comportamientos de sistemas, lo que supone, por un lado, poder simular procesos de ejecución (Lipman y Reed, 2000; National Institute of Standards and Technology, 2006; Figura 1). Y por otro lado, permiten simular el ciclo de vida de una construcción. Esto tiene gran importancia dado:

- El aumento de la preocupación social por los impactos medioambientales y de otro tipo de los grandes proyectos de construcción (Internet ofrece una plataforma de encuentro con el ciudadano en el que éste pueda apreciar dicho impacto sin desplazarse de casa).
- El aumento de la complejidad técnica de los proyectos (VRML permite la simulación de operaciones).
- Y el aumento de la importancia de los aspectos relacionados con la explotación en las decisiones clave del proyecto. Con respecto a esto, no se debe olvidar que los costes de mantenimiento de infraestructuras suponen un alto porcentaje del coste total de la inversión en el ciclo de vida de la infraestructura (Martínez et al, 2002; citando a Flanaghan y Norman).

<< Situar cerca de este punto la Figura 1 >>.

Principales inconvenientes
Probablemente el VRML no ha tenido el éxito que se esperaba. Como se ha aludido ya, y hasta la fecha, el VRML tiene una baja capacidad de foto-realismo. A ello se han sumado una serie de problemas referidos, entre otros, por Lipman (2002), Martínez et al (2002) o The Construction Industry Institute (2005), y entre los que se encuentran:

- Las dificultades en la exportación de ficheros VRML a otros formatos, con perdidas de información como problema más habitual.
- La reticencia en el sector de la construcción a compartir datos y hacerlos públicos.
- La escasez de personal capacitado que posea conocimientos de programación y la suficiente familiaridad con la industria de la construcción.
- El hecho de que, al ser un estándar abierto y gratuito, cuya propiedad no esta en manos de ninguna multinacional, los proveedores de software sean pequeños y ello suponga cierta reticencia en su adopción.
- Hay quien opina que el hecho de tener que descargar el plug-in para el navegador retrae al potencial usuario, a menudo reacio a instalar módulos adicionales para navegar por la Red (con ciertas excepciones, como es el caso de Flash, que cuenta con una gran popularidad y la aprobación de casi toda la comunidad de la Red). Y una tecnología no triunfa en la Red tanto en base a su potencia como a su popularidad.
- Por último, quizá VRML no ha tenido tanto uso como el esperado al perfilarse X3D en el horizonte, anunciándose como el futuro, como un formato universal para todos los gráficos en 3D y realidad virtual. Algunos (¿quizá muchos?) que empezaron a usar VRML lo abandonaron a la espera de que X3D estuviera listo, lo cual no está siendo algo rápido, ni mucho menos (véase el Anexo I).

EJEMPLO DE APLICACIÓN DE VRML EN CONSTRUCCIÓN

Proceso habitual con los sistemas tradicionales de visualización
El proceso de realización de una animación con herramientas tradicionales no interactivas, como AutoDesk 3D Studio, empieza por un modelado de la construcción. Se trata de dibujar en 3D las distintas partes de la futura construcción. Al ser una actividad más dentro de un proyecto en el que hay que desarrollar un diseño (proyecto técnico o facultativo convencional), normalmente esto se hace por medio de un programa de CAD, como pueda ser AutoCad, en el que se desarrollan los planos del proyecto, importando desde 3D Studio dicho diseño.

Tras ello se aplican materiales y texturas, usando las librerías del propio programa para los materiales convencionales y mapas de bits (de imágenes, fotografías, ...) para otros elementos (por ejemplo, la señalización interior de la protección contra incendios). En esta fase también se realizan los distintos efectos especiales (como el del reflejo de los objetos en el mármol).

Tras ello se aplican las luces al diseño. Estos programas suelen disponer de varios tipos básicos de luz. Probablemente esta parte es la más complicada de todas, y para conseguir efectos reales hay que poner luces que sólo iluminan algunos objetos y no otros; de lo contrario se tendrían zonas oscuras o zonas muy iluminadas.

El siguiente paso es colocar las cámaras a partir de las cuales se generará la escena. Es frecuente disponer una sola cámara a la que se hace recorrer una determinada trayectoria, de lo cual resulta el efecto de que se avanza por la construcción, como si fuera una visita.

Finalmente se procede al "renderizado", o generación de la escena. Ahora se decide el número de "frames", o fotogramas de la película, que se dispondrá para la animación (lo normal es usar 24 fotogramas por segundo, por lo tanto un minuto de animación equivale a 1440 fotogramas), y se realiza el proceso de generación de la escena en el que el programa va visualizando fotograma a fotograma, grabándose dicha secuencia de imágenes como un archivo normal de vídeo (en diversos formatos, como puedan ser los AVI o MPEG) que ya es reproducible en cualquier ordenador. Para hacernos una idea, el proceso total de generación de la escena (renderizado) de una película corta de unos pocos minutos puede durar un día entero de computación, generando un archivo de más de 15 Mb con una resolución de 320 x 240, o de más de 35 Mb para una resolución de 640 x 480.

Como se ha anticipado, la mayor problemática es la de la iluminación; cuando se persiguen resultados lo más reales posibles la iluminación se vuelve un problema crítico: una mala iluminación puede estropear una reproducción muy fiel de un edificio. Las fuentes de iluminación a aplicar no tienen mucho que ver con la realidad; en un interior hay que optar, por ejemplo, por disponer una fuente que ilumine el techo, otra para el suelo, y otra para las paredes, cuando en la realidad esto no se hace; sin embargo, ello permite obtener una iluminación homogénea, y de hacerse de otra manera se obtienen zonas oscuras y a la vez zonas sobreiluminadas (típicamente el suelo muy iluminado y el techo a oscuras, entre otros aspectos). Existen otros problemas, por ejemplo, como los que puede provocar un muro cortina de vidrio tintado, que deja pasar la luz pero no produce el efecto de sombras que produciría un cristal normal, debido a lo cual los efectos de luz dentro de la construcción no se notan.

Ejemplo de aplicación de VRML en construcción
Para que el lector se haga una idea más clara de los resultados de la aplicación del VRML en la construcción, se ha incluido en este artículo un ejemplo de aplicación (figuras 2 a 9), desarrollado por dos de los autores, en el que se ha creado un entorno tridimensional interactivo para un edificio universitario destinado a aulario. Este ejemplo tiene unas características de tamaño y complejidad del mismo orden de magnitud que la de la mayoría de proyectos de construcción (que suelen ser, normalmente, de tamaño pequeño y pequeño-mediano).

El edificio del ejemplo tiene planta cuadrada de aproximadamente 60 x 60 m y una altura de unos 17 m, repartidos en cuatro plantas. La estructura incluye forjados bidireccionales aligerados de hormigón sobre soportes de sección circular. Los cerramientos laterales combinan una zona multicapa con un panel sándwich en el exterior, junto con grandes áreas acristaladas, para aportar la iluminación natural necesaria. El diseño interior se caracteriza por un amplio atrio que sube hasta la cubierta del edificio, alrededor del cual se sitúan las distintas aulas. Este atrio está cubierto por una zona acristalada abovedada con estructura de madera laminada encolada. El resto de la cubierta es plana, con forjados análogos a los del resto de plantas. El acceso al edificio se resguarda con una marquesina apoyada sobre dos soportes de sección circular. Con estas características se consigue un conjunto muy iluminado apropiado para el fin con el que se ha construido. Cabe destacar que, debido a la búsqueda de la mayor simplicidad posible del ejemplo, en el resultado final no son detectables todos los aspectos constructivos señalados, ni algunos otros que no se detallan aquí. Aún así, como se va a ver, por un lado, el modelo creado es de una complejidad relevante. Y por otro, dicho modelo sirve para evaluar el diseño realizado, tal como se puede apreciar en las figuras 2 a 9.

<< Situar cerca de este punto las figuras 2 a 9 >>.

Tras analizar bibliografía de ayuda específica en el proceso de trabajo (Ames et al, 1996; Carey y Bell, 1997; Engeli, 2001; Vacca, 1996), el ejemplo se desarrolló con la ayuda de diversas aplicaciones. Es prácticamente imposible crear, mediante la generación directa de código VRML, escenarios de la complejidad del ejemplo presentado. Entre otras (Parallel Graphics, 2006a; Blaxxun, 2006b), existen herramientas como Internet Space Builder (ISB, de la empresa Parallel Graphics), que permiten crear geometrías más o menos sencillas a las que se aplicarán posteriormente las texturas más apropiadas (Parallel Graphics, 2006b). Otros programas, como Internet Scene Assembler Pro (ISA; Parallel Graphics), sirven para la creación de elementos animados, como las puertas y ventanas que deban abrirse y cerrase al paso del usuario, y para ensamblar los objetos creados previamente con aplicaciones como ISB, formando el escenario deseado (Parallel Graphics, 2006c). Existen, por último, aplicaciones como VrmlPad (Parallel Graphics), de ayuda en la tarea de retocar determinados detalles que no se pueden modificar con otros programas como los anteriores (Parallel Graphics, 2006d). Además de usar las aplicaciones que se acaba de referir, en el ejemplo que se incluye en este artículo algunas modificaciones se realizaron manualmente editando directamente el fichero de texto con extensión .wrl, que es la extensión del estándar VRML. El archivo .wrl contiene la geometría de todos los objetos del escenario y la referencia a las texturas que se aplican a los mismos; dichas texturas se ubican en un directorio aparte y son los elementos que más espacio de almacenamiento ocupan. Para objetos con geometría complicada lo lógico es usar programas comerciales de CAD que permitan exportar esos objetos construidos en formato VRML y, preferiblemente, que sean paramétricos. La ventaja de los sistemas paramétricos es que no es necesario realizar innumerables correcciones como consecuencia de cualquier cambio en el diseño; dichas correcciones las realiza automáticamente el sistema. Los beneficios del diseño paramétrico son múltiples. En primer lugar, es posible comenzar el proceso de diseño partiendo de bocetos poco detallados, dibujados habitualmente a "mano alzada". La posterior incorporación de restricciones y dimensiones paramétricas permiten definir completamente el modelo y, luego, redefinirlo cambiando simplemente las referidas restricciones o dimensiones. Otra ventaja importante es la posibilidad de interrelacionar las dimensiones mediante ecuaciones. Ello permite un control muy preciso de la geometría del modelo, así como la creación de elementos o componentes estándar con formas y dimensiones dependientes de valores numéricos. Pero quizá la ventaja más importante aquí es el hecho de que, en este tipo de aplicaciones paramétricas, cualquier modificación en un elemento del diseño provoca automáticamente las necesarias modificaciones en el resto de elementos interrelacionados con el primero.

Los resultados del proceso de desarrollo se reflejan en las figuras 2 a 9, que se corresponden con algunas capturas de pantalla realizadas por los autores durante una visualización del entorno creado. Dicha visualización se realizó mediante el uso de Internet Explorer con el plug-in Cortona Graphics (Parallel Graphics, 2005). Tal como se puede apreciar, y como ya había referido, el nivel de foto-realismo de estas aplicaciones está por debajo de algunas de las herramientas de simulación 4D no relacionadas con la RV.

A pesar de los avances en el software de apoyo para generación de entornos VRML, el lector que desee utilizar este tipo de herramientas debe contar de antemano con ciertos problemas que pueden hacer su trabajo tedioso, al tener que repetir una determinada secuencia de trabajo muchas veces; y, a veces, enojoso, al no corresponder los resultados reales con los que teóricamente debían producirse. Trabajos largos y lentos pueden ser, por ejemplo, los de animación de puertas (entre otras cosas, el modelo incluye puertas que se abren / cierran cuando el usuario se acerca / aleja de ellas). Y se pueden tener sorpresas no deseadas, por ejemplo, en lo relativo a la apariencia de las texturas, que pueden no tener en la visualización el mismo aspecto que tienen al escogerlas de un catálogo de ellas, o al generarlas, si no existían. Ello puede llevar a varias repeticiones hasta conseguir el resultado deseado. Problemas parecidos se pueden tener, por ejemplo, con las velocidades de movimiento (mayores o menores de lo que se esperaba; el modelo del ejemplo incluye agua en movimiento).

En general, estos problemas se deben a la relativa juventud de este tipo de aplicaciones informáticas y al hecho de que, al no ser programas de uso masivo, su perfeccionamiento suele ser lento. Otras veces, aunque se trate de aplicaciones de uso relevante, como es el caso de las de CAD, los módulos de exportación a VRML de estas aplicaciones tampoco funcionan como sería de esperar por razones similares a las anteriores, ya que dichos módulos no son de mucho uso.

Por último, con respecto a la visualización del escenario creado, y a pesar de la intención de universalidad del formato VRML, que debería poderse ver en cualquier ordenador personal, la verdad es que para poder disfrutar de movimientos suaves, realistas y cómodos, es necesario un buen ordenador. El microprocesador tiene su importancia, pero lo más importante es la tarjeta gráfica. En caso de que el ordenador no tenga unas características adecuadas, una posible solución es reducir el tamaño de la pantalla del explorador para reducir la carga de procesamiento.

EL FUTURO: X3D

Introducción
Como se ha anticipado, tras la generación del estándar VRML 97 la inquietud y el movimiento general de realidad virtual continuaron, y el sucesor del VRML (Web3D Consortium, 2005) no se ha llegado a denominar VRML 3.0, tal como apuntaban las tendencias en 2001, sino X3D. Este nuevo estándar, de nuevo abierto (de uso gratuito, sin royalties asociados), persigue la misión de permitir la comunicación en tiempo real de datos en 3D entre las plataformas más diversas y entre aplicaciones de cualquier tipo, para su uso en construcción, entre otros muchos campos (visualización científica, CADD en otros campos, educación, formación, ocio, ...); constituye una revisión de VRML, incorporando los últimos avances en generación de gráficos y en arquitectura de sistemas informáticos, todo ello basado en años de realimentación tomada de la comunidad relacionada con VRML 97.

Principales diferencias entre VRML y X3D
El uso de XML (eXtensible Markup Language) es sólo una de las muchas novedades de esta, al fin y al cabo, tercera versión de VRML. XML es un metalenguaje que, además de cumplir la función de intercambio de datos entre aplicaciones (para la que fue creado), permite definir lenguajes a través de su sintaxis. El porqué de este cambio radica en que:

- VRML tenía diversos problemas de programación que, en principio, quedan resueltos con XML, que aporta (Web3D Consortium, 2005) mayor facilidad para gestionar, controlar, validar e intercambiar información.
- Y en que, por otro lado, XML se está convirtiendo en un estándar de gran aceptación.

En X3D el XML se ha usado para redefinir el VRML, tomando cada uno de los nodos definidos en VRML y rescribiéndolo, utilizando un nuevo lenguaje basado en XML y orientado a la representación de escenas. La sintaxis de VRML se mantiene porque el nuevo lenguaje se ha diseñado de forma que sea posible la transformación bidireccional entre las sintaxis VRML-X3D y X3D-VRML. X3D es, por tanto, un VRML modularizado y especificado a través de XML, con casi total compatibilidad con VRML, así como con los plug-in y herramientas actuales. El proceso de modularización de VRML para pasar a X3D ha significado la división en:

- Componentes. Son agrupaciones de nodos que ofrecen una determinada funcionalidad. Por ejemplo, el componente scripting agruparía nodos dedicados a la programación, y el componente geometry nodos de geometría.
- Niveles. Los componentes pueden tener niveles. Así por ejemplo, dentro del componente geometry se podría definir un nivel para las primitivas básicas y otro para las formas más complejas.
- Perfiles. Son agrupaciones de componentes. Un navegador cumple con un perfil cuando es capaz de interpretar los nodos de ese conjunto de componentes. Existirán perfiles estándar definidos por el Web3D Consortium, y perfiles propietarios a los que se les distinguirá a través de un sufijo con el nombre de su empresa propietaria. Los perfiles forman una jerarquía en la que los perfiles de niveles superiores van incluyendo a los inferiores. Así por ejemplo, los mundos virtuales X3D-1 podrán verse en navegadores X3D-1 o superiores, mientras que será imposible ver un mundo X3D-2 en un navegador de X3D-1. El consorcio ha definido una serie de perfiles básicos predefinidos, como el interchange o el vrml97. Este último incluye todos los componentes necesarios para dotar a X3D de la funcionalidad completa de VRML97. De esta forma, para convertir un mundo VRML-97 en X3D solo hace falta cambiar la cabecera del archivo; o ni eso, si el navegador de X3D ya reconoce los archivos de VRML.

La razón fundamental de esta jerarquía es obtener aplicaciones de tamaño mínimo. Interchange X3D es el núcleo de este nuevo estándar. Es la base del lenguaje, y lo único que hace es, esencialmente, dibujar nodos IndexedFaceSets (ya referidos con anterioridad al hablar de VRML) y establecer materiales y luces. La ventaja de esto es que Interchange X3D es muy pequeño; hay implantaciones que no sobrepasan los 60Kb. Ahora, por tanto, la parte principal del lenguaje es todavía más pequeña que con VRML, lo que permite su integración en dispositivos como PDAs y teléfonos móviles. Otras modificaciones de X3D incluyen, entre otros aspectos:

- La incorporación de la capacidad que suponen los recientes avances en hardware comercial de generación de gráficos (con la introducción de nuevos tipos de nodos y datos).
- Mayor claridad y precisión en el funcionamiento de la iluminación y de los ya referidos eventos, permitir la integración del estándar MPEG-4 (VRML permitía la de MPEG-2; MPEG son las siglas de Motion Picture Encoding Group, organismo que se centra principalmente en estándares de codificación y compresión de video digital).
- O el cambio de algunas denominaciones con objeto de ganar coherencia.
- Además, X3D va a incluir la posibilidad de formato binario y, con ello, encriptación (y, con ello, seguridad) y compresión (y, con ello, más velocidad). Esta posibilidad está en fase desarrollo (Web3D Consortium, 2006; ISO, 2006).

En general, por tanto, X3D va a ser (Web3D Consortium, 2005) un estándar considerablemente más maduro y refinado que VRML, que va a aportar mayor facilidad para conseguir los efectos y comportamientos deseados por el programador. Tiene todos los elementos necesarios para triunfar (fácil de aprender; sencillo y de tamaños muy reducidos; extensible; abierto; va camino de convertirse en el estándar de la industria), pero cabe la posibilidad de que, al tener unos objetivos tan altos (formato universal para todos los gráficos en 3D y realidad virtual), si no se trabaja lo suficiente, X3D fracase por exceso de ambición.

Estado actual de desarrollo de X3D
La normativa ISO relativa a X3D se estructura en tres normas (ISO, 2006), que a su vez se subdividen en dos o tres partes cada una. La primera es la norma ISO 19775, que trata de la estructura de X3D y que, a su vez, está formada por dos partes. La segunda es la norma 19776, que trata sobre la codificación, y que se ha sub-dividido en tres partes. Y la tercera es la norma 19777, relacionada con la integración de rutinas generadas en otros lenguajes, que está dividida en dos partes. Toda esta normativa está aprobada y publicada, salvo la Parte 3 de la norma 19776, que se encuentra en desarrollo en el momento de escribir este artículo. Por otro lado, las otras dos partes de la norma 19776 se han publicado en 2005, y las dos partes de la norma 19777 se han publicado en 2006.

En otro sentido, el grupo de trabajo de CAD del Web3D Consortium (2006) está actualmente ocupada en la definición específica de herramientas para este sector. Por otro lado, existen otras técnicas avanzadas emergentes que están ya concebidas para combinarse con X3D, como es el caso de H3D (Haptic 3D). Así, por ejemplo, SenseGraphics H3D API (SenseGraphics, 2006), es una plataforma de desarrollo de software para aplicaciones multi-sensoriales (vista + oido+ tacto) que usa X3D y OpenGL para generar mundos virtuales que permitan la interacción y el control mediante el tacto.

En resumen, y como consecuencia de todo lo anterior, X3D no está realmente listo todavía para su uso ya que, por un lado, hay una parte del estándar que está por desarrollar. Por otro lado, algunas partes del estándar acaban de publicarse este año. Y, por último, los fabricantes están todavía trabajando para terminar el estándar y desarrollar herramientas.

CONCLUSIONES
VRML / X3D es un posible pilar a futuro de la ingeniería simultánea, que permita trabajar en el mismo diseño a múltiples personas. En construcción es cada vez más frecuente que las empresas de ingeniería, para optimizar sus recursos, pongan a trabajar en un mismo proyecto a profesionales que se encuentran en diferentes localizaciones geográficas (a veces, incluso, en diferentes continentes). Ello exige el uso de herramientas informáticas y de comunicación que permitan dicho trabajo conjunto sin problemas. VRML / X3D pueden ayudar, junto con otras soluciones de software de ingeniería y comunicación, a una mejor realización de ese trabajo. Además, como se ha comentado, puede permitir que el público conozca los proyectos de iniciativa pública desde sus casas, de manera gratuita e inmediata, durante los períodos de información pública y alegaciones. Este lenguaje permite no solo conocer la geometría o diseño realizado, sino que permite generar simulaciones del funcionamiento de la nueva instalación a construir. Y todo ello usando archivos de muy pequeño tamaño que, por ello, permiten la visualización a través de la Red con tiempos de descarga muy pequeños.

Sin embargo, el VRML es todavía de una tecnología joven, con sus correspondientes desventajas, aquí resumidas. Ello ha llevado a que no esté suficientemente afianzada para ser adoptada en una industria como la de la construcción. Además, para su adopción en este sector no sólo harían falta mejoras en el estándar, que probablemente vendrán de la mano de X3D, sino que el sector de la construcción debe cambiar algunas partes de su filosofía y prácticas habituales para poder obtener beneficios de estas tecnologías.

De todas formas se trata de algo con indudables potencialidades para la industria de la construcción, probablemente a medio plazo, derivadas:

- De un mayor nivel de accesibilidad, comparada con los documentos en papel, con los documentos electrónicos tradicionales que reflejan el diseño, y con sus visualizaciones tradicionales.
- De la reducción del espacio de almacenaje de información.
- De una mayor velocidad y confidencialidad en la entrega de información.
- O de la posibilidad de establecer modelos que contemplen ciclos de vida o comportamientos en el tiempo, entre otros aspectos.

A futuro cabe esperar que se vea un uso creciente de técnicas de visualización a través de la Red, y es más que deseable y lógico pensar que se conseguirá una mayor facilidad de uso de las herramientas de dibujo y diseño, y en particular en determinados aspectos, como es la visualización; ello llevará a una mayor utilización de este tipo de herramientas. En particular, si se trabaja a fondo en ello, X3D puede llegar a representar un gran avance a la hora de lograr facilidad de uso de las herramientas de visualización. El éxito de VRML / X3D en el sector de la construcción (The Construction Industry Institute, 2005) depende de la futura evolución de la tecnología CAD orientada a objetos y de los protocolos estándar de intercambio de datos. Los sistemas CADD orientados a objetos son una realidad emergente en la práctica del diseño en construcción y, al mismo tiempo, existen varios protocolos de intercambio de datos emergentes que permiten la extracción de modelos completos en la forma de objetos, como CIMSteel Integration Standards (AISC), Industry Foundation Classes (IFC), y Standard for Exchange of Product Data (STEP).

REFERENCIAS
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- Web3D Consortium (2006), Web del Consorcio Web3D (Web3D Consortium, 325 Sharon Park Drive, Suite 623, Menlo Park, CA 94025, USA), sub-página Web dedicada a los trabajos actuales de desarrollo del X3D, consultada en http://www.web3d.org/x3d/ en diciembre de 2006.

AGRADECIMIENTOS
Al Departamento de Ingeniería Industrial II de la Universidad de La Coruña, por su apoyo en este proyecto.

ANEXO I: ESTADO ACTUAL DE LOS ESTÁNDARES ISO SOBRE X3D
El estado actual de avance del proyecto X3D, en cuanto a su normativa ISO, es el siguiente (ISO, 2006):

- Norma ISO 19775, que trata de la estructura de X3D. Dividida en dos partes, constituyendo ambas sendos estándares aprobados y publicados y, por tanto, aplicables (aunque en este momento se encuentran en fase de revisión). Estas dos partes tratan:
o La Parte 1, o ISO/IEC 19775-1:2004 Ed. 1, sobre la arquitectura de X3D y sus componentes base.
o Y la Parte 2, o ISO/IEC 19775-2:2004 Ed. 1, sobre la Scene Access Interface (SAI) de X3D.
- Norma ISO 19776, que trata sobre la codificación. Dividida en tres partes, relacionadas:
o La Parte 1, o ISO/IEC 19776-1:2005 Ed. 1, con la codificación XML. Este estándar está aprobado y publicado (y actualmente en fase de revisión).
o La Parte 2, o ISO/IEC 19776-2:2005 Ed. 1, con la codificación clásica VRML. Este estándar se encuentra en el mismo estado que el anterior.
o Y la Parte 3, o ISO/IEC CD 19776-3 Ed. 1, con la codificación en binario, en desarrollo en el momento de escribir este artículo.
- Norma ISO 19777, relacionada con la integración de rutinas generadas en otros lenguajes. Dividida en dos partes, ambas aprobadas y publicadas, que tratan:
o La Parte 1, o ISO/IEC FCD 19777-1:2006 Ed. 1, sobre ECMAScript.
o Y la Parte 2, o ISO/IEC FCD 19777-2:2006 Ed. 1, sobre Java.

PIES DE FIGURA

Figura 1: Ejemplo de simulación de procesos de construcción (Fuente: National Institute of Standards and Technology, 2006).

Figura 2: Vista exterior del edificio simulado

Figura 3: Vista de la entrada al edificio

Figura 4: Vista de la fachada principal

Figura 5: Vista de la zona central de la cubierta

Figura 6: Vista de la zona delantera de un aula

Figura 7: Vista de la zona trasera de un aula y vistas del exterior

Figura 8: Vista de una de las zonas de escaleras desde el atrio de la planta baja

Figura 9: Secuencia de imágenes capturadas durante el acercamiento a una puerta. Entre otras cosas, el modelo incluye puertas que se abren / cierran cuando el usuario se acerca / aleja de ellas.