Propuesta para Trabajo de Grado -...

CIS1210TK01PROTOTIPO DE SOFTWARE DE UTILIZACIÓN DE REALIDAD

AUMENTADA PARA VISUALIZAR MODELOS 3D QUE AYUDEN A PROMOCIONAR O VENDER PRODUCTOS / SERVICIOS DE UNA

EMPRESA DE ARQUITECTURA. CASO DE ESTUDIO: NUNBER 3D FACTORY

MAYDA ALEXANDRA CARVAJAL VARGASALFONSO NEIL JIMÉNEZ CASALLAS

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANAFACULTAD DE INGENIERÍA

CARRERA DE INGENIERÍA DE SISTEMASBOGOTÁ, D.C.

2012

Pontificia Universidad Javeriana Memoria de Trabajo de Grado - Takina

CIS1210TK01

PROTOTIPO DE SOFTWARE DE UTILIZACIÓN DE REALIDAD AUMENTADA PARA VISUALIZAR MODELOS 3D QUE AYUDEN A PROMOCIONAR O VENDER

PRODUCTOS / SERVICIOS DE UNA EMPRESA DE ARQUITECTURA. CASO DE ESTUDIO: NUNBER 3D FACTORY

Autor(es):

Mayda Alexandra Carvajal VargasAlfonso Neil Jiménez Casallas

MEMORIA DEL TRABAJO DE GRADO REALIZADO PARA CUMPLIR UNO DE LOS REQUISITOS PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO DE SISTEMAS

Director

Oscar Xavier Chavarro García MSc.

Jurados del Trabajo de Grado

César Julio Bustacara Medina MSc.

Leonardo Flórez Valencia PhD.

Página web del Trabajo de Grado

http://pegasus.javeriana.edu.co/~CIS1210TK01/


CARRERA DE INGENIERÍA DE SISTEMASBOGOTÁ, D.C.

Enero, 2013

Página iPreparado por el Grupo Investigación Istar- Versión 1.0 – 12/03/2008

http://pegasus.javeriana.edu.co/~CIS1210TK01/

Ingeniería de Sistemas Memoria de Trabajo de Grado – Takina - CIS1210TK01


CARRERA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS

Rector Magnífico

Joaquín Emilio Sánchez García S.J.

Decano Académico Facultad de Ingeniería

Ingeniero Luis David Prieto Martínez MSc.

Decano del Medio Universitario Facultad de Ingeniería

Padre Sergio Bernal Restrepo S.J.

Director de la Carrera de Ingeniería de Sistemas

Ingeniero Germán Alberto Chavarro Flórez MSc.

Director Departamento de Ingeniería de Sistemas

Ingeniero César Julio Bustacara Medina MSc.

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Página iiiPreparado por el Grupo Investigación Istar- Versión 1.0 – 12/03/2008


Artículo 23 de la Resolución No. 1 de Junio de 1946

“La Universidad no se hace responsable de los conceptos emitidos por sus alumnos en sus Proyectos de Grado. Sólo velará porque no se publique nada contrario al dogma y la moral católica y porque no contengan ataques o polémicas puramente personales. Antes bien, que se vean en ellos el anhelo de buscar la Verdad y la Justicia”

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AGRADECIMIENTOS

Mayda Alexandra Carvajal Vargas, agradece especialmente a Dios, a mi hijo, a mi madre, a César Pérez Parra e Hipólita Parra Ferreira por el apoyo incondicional y comprensión durante todo este proceso de su carrera.

Alfonso Neil Jiménez Casallas agradece especialmente a sus padres Alfonso Jiménez Cuesta y María Dive Casallas, y a sus familiares y amigos más cercanos por su apoyo incondicional y comprensión durante todo este proceso.

Agradecemos a nuestro Director de Trabajo de Grado, el Ingeniero Oscar Xavier Chavarro MSc. por su paciencia y ayuda durante el desarrollo del mismo, y por creer en nosotros y darnos la oportunidad de realizar un trabajo bajo su batuta, así mismo, a nuestro Asesor, el Ingeniero Iván Chavarro, Gerente General de la Empresa NUNBER 3D FACTORY, por su colaboración y su disposición.

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Contenido

INTRODUCCIÓN.......................................................................................................1

I - DESCRIPCION GENERAL DEL TRABAJO DE GRADO..............................3

1. OPORTUNIDAD, PROBLEMÁTICA, ANTECEDENTES............................................31.1 Descripción del Contexto..........................................................................................31.2 Formulación del Problema que se Resolvió..................................................................41.3 Justificación...................................................................................................................51.4 Impacto Esperado..........................................................................................................6

2. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO....................................................................................72.1 Visión Global.................................................................................................................72.2 Objetivo General............................................................................................................72.3 Fases Metodológicas y Conjunto de Objetivos Específicos..........................................72.4 Método que se Propuso para Satisfacer cada Fase Metodológica...............................8

II - MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE.................................................11

1. MARCO TEÓRICO......................................................................................................111.1 ¿Qué es Realidad Aumentada (Augmented Reality)?..................................................111.2 Características de la Realidad Aumentada y sus Aplicaciones...................................121.3 Diferencias entre la Realidad Aumentada y la Realidad Virtual (Virtual Reality).....131.4 Beneficios y Ventajas de la Realidad Aumentada Frente a la Realidad Virtual......141.5 Procesamiento de Imagen.......................................................................................14

2. ESTADO DEL ARTE...................................................................................................152.1 Trabajos Relacionados en Diseños Arquitectónicos y Similares................................15

III – DESARROLLO DEL TRABAJO....................................................................17

1. DESARROLLO DE LAS FASES METODOLÓGICAS.......................................................171.1 Desarrollo de la Revisión Bibliográfica......................................................................171.2 Desarrollo del Prototipo.........................................................................................181.3 Desarrollo de las Recomendaciones a la Empresa.....................................................38

2. LIMITACIONES Y PROBLEMAS ENCONTRADOS DURANTE EL DESARROLLO............40

IV - RESULTADOS Y REFLEXIÓN SOBRE LOS MISMOS.............................42

V – CONCLUSIONES, RECOMENDACIONES Y TRABAJOS FUTUROS....51

1. CONCLUSIONES.................................................................................................51

2. RECOMENDACIONES.........................................................................................52

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3. TRABAJOS FUTUROS.........................................................................................53

VI - REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA..............................................................55

1. REFERENCIAS...........................................................................................................55

2. BIBLIOGRAFÍA..........................................................................................................62

VII - ANEXOS............................................................................................................70

ANEXO 1. GLOSARIO....................................................................................................70

ANEXO 2. POST-MORTEM............................................................................................70

ANEXO 3. DOCUMENTO DE CASOS DE USO..................................................................70

ANEXO 4. DOCUMENTO DE VISIÓN...............................................................................70

ANEXO 5. DOCUMENTO SRS........................................................................................70

ANEXO 6. LISTA DE REQUERIMIENTOS JNYARCHITECH.............................................70

ANEXO 7. MATRIZ DE TRAZABILIDAD..........................................................................70

ANEXO 8. DOCUMENTO SAD.......................................................................................70

ANEXO 9. DOCUMENTO DE PRUEBAS...........................................................................70

ANEXO 10. CUESTIONARIOS DE USUARIOS...................................................................70

ANEXO 11. PROTOTIPO JNYARCHITECH®.....................................................................70

ANEXO 12. DIAGRAMAS...............................................................................................70

ANEXO 13. MARCADORES DE REALIDAD AUMENTADA..............................................70

ANEXO 14. RESULTADO DE PRUEBAS DE CALIDAD.....................................................71

ANEXO 15. RESULTADO DE LA EVALUACIÓN DE LA USABILIDAD...............................71

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ABSTRACT

This paper shows the development of an Augmented Reality 3D software prototype to display ar-chitectural models and interact with them. This solution aims to add value to the Company NUNBER 3D FACTORY, to which we give some recommendations to create a new line of business within the production process in order to showcase and promote this product to their customers.

RESUMEN

El presente trabajo muestra el desarrollo de un prototipo de software de Realidad Aumentada para visualizar modelos arquitectónicos 3D e interactuar con ellos. Esta solución pretende dar valor agregado a la Empresa Nunber 3D Factory, a la cual damos unas recomendaciones para crear una nueva línea de negocio al interior de su proceso productivo con el fin de mostrar y promocionar este producto a sus clientes.

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RESUMEN EJECUTIVO

El sector colombiano de la construcción y vivienda se encuentra en crecimiento y ha reportado

ganancias significativas durante los últimos años (Publicaciones Semana, 2011), lo cual ha

despertado el interés de distintas empresas en proponer soluciones a este sector para realizar diseño

arquitectónico, apoyadas en nuevas tecnologías que simplifiquen la interacción con el usuario y

atraigan nuevos clientes (Innova Tecno, 2013; Metaio, 2013). Los posibles clientes para este tipo

de solución, dentro de este sector de la construcción con herramientas tecnológicas son las

Constructoras Nacionales y Multinacionales que manejan estratos 4, 5, 6, 7, entidades

gubernamentales que ofrezcan proyectos de vivienda y profesionales independientes del sector.

La necesidad de proponer nuevas soluciones, también surge a partir de la insatisfacción y la

ineficiencia al realizar este tipo de soluciones tradicionales plasmadas en maquetas y planos

bidimensionales, así como el uso de herramientas manuales (lápiz, escuadras, borradores, papel

cartón, etc.) por parte de los profesionales del diseño y de la arquitectura, ya que también se

presentan grandes riesgos en la calidad de las presentaciones y la relación costo/beneficio para los

clientes y las empresas que ofrecen este tipo de soluciones. Así mismo, requiere más tiempo,

esfuerzo y recursos para realizar una maqueta física en lugar de realizar un modelo virtual.

Debido a lo anterior, algunas empresas han propuesto soluciones apoyadas en nuevas tecnologías

utilizando realidad aumentada en otros países (Innova Tecno, 2013; Metaio, 2013), dirigidas hacia

el sector inmobiliario, lo cual ha dado más valor a los clientes así como mayor calidad y comodidad

para los diseñadores y arquitectos en sus presentaciones, ahorrando tiempo y esfuerzo.

En Colombia, varias empresas (Vision AR+ Colombia, 2013; Solutek Infomática, 2009) han

ofrecido servicios de modelado 3D y realidad aumentada para proyectos de arquitectura, publicidad

de productos y aplicaciones Web y móviles, incluyendo varias empresas incubadas en parques

tecnológicos, y por otro lado, existen bastantes empresas en este mercado el cual se encuentra

saturado y donde la Empresa Nunber3D Factory (Chavarro, 2012) debe innovar para poder

mantenerse y competir en este mercado tan amplio. Por lo tanto, este proyecto se constituye en un

diferenciador de mercado.

Página ixPreparado por el Grupo Investigación Istar- Versión 1.0 – 12/03/2008


Por consiguiente, la Empresa Nunber 3D Factory (Chavarro, 2012), tiene la intención de ampliar su

portafolio de productos y servicios a sus clientes, mejorar sus procesos productivos de negocio y

abrirse paso a paso en el mercado frente a la competencia con soluciones tecnológicas e

innovadoras, integrando realidad aumentada con modelos tridimensionales (renders) de

visualización arquitectónica, que permitan una mejor interacción, mejor sentido de la realidad y que

sea más natural e intuitiva para el usuario, con el fin de proveer satisfacción total y atraer nuevos

clientes en el futuro. Por lo tanto, nosotros daremos lugar a una oportunidad para una nueva línea de

negocio realizando un prototipo de Software de Utilización de Realidad Aumentada para Visualizar

Modelos 3D que Ayuden a Promocionar o Vender Productos y Servicios de una Empresa de

Arquitectura.

Esta fue la razón principal para la realización de un prototipo de software en realidad aumentada,

resumida en un objetivo general:

“Desarrollar un prototipo para crear una nueva línea de negocio en la empresa Nunber

3D Factory, basados en el concepto de un producto de realidad aumentada (RA) para

visualización 3D en diseño arquitectónico virtual de edificaciones residenciales y cor-

porativas.”.

Teniendo en cuenta este objetivo, somos enfáticos en afirmar que nuestra intención no

consiste en proponer y realizar un plan de negocio sino solamente generar un prototipo

(producto), para ayudar a la empresa que tomamos como caso de estudio, y que esta misma

pueda resolver sus necesidades de abrir una nueva línea de negocio a largo plazo en el futuro.

Al comienzo, realizamos una entrevista con el Asesor y Gerente de la Empresa para definir el

alcance del proyecto y los casos de uso para identificar requerimientos funcionales y requerimientos

técnicos de hardware del prototipo, acordar el presupuesto inicial y discutir posibles avances en el

futuro teniendo en cuenta la viabilidad económica, operativa y tecnológica de la empresa.

Luego, realizamos una investigación bibliográfica para elaborar el marco teórico y el estado del arte

sobre realidad aumentada enfocada a soluciones en diseño arquitectónico, y al mismo tiempo,

buscamos herramientas de realidad aumentada en lenguaje de programación Java para instalarlas

dentro de un entorno de desarrollo teniendo en cuenta restricciones técnicas y tecnológicas.

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Después se realizaron otras entrevistas con el Asesor y Gerente, entre las que se realizó una visita

presencial a la empresa para acordar y confirmar los casos de uso, los requerimientos funcionales y

de negocio para documentarlos. Al mismo tiempo, se recolectó información sobre los procesos

productivos de negocio, específicamente el que estará proyectado hacia la nueva línea de negocio

en realidad aumentada, luego recopilamos esta información en un documento de visión en el cual

nos referimos a la empresa como caso de estudio en más detalle.

Mientras realizamos la instalación de las herramientas, elaboramos un manual de instalación para

documentar el proceso de instalación del prototipo de realidad aumentada hasta cuando se

encontrara terminado antes de la entrega. Luego, realizamos los documentos restantes contemplados

en la propuesta de trabajo de grado y desarrollamos varias versiones del prototipo basadas en las

herramientas, a partir de una “versión cero”. Estas versiones fueron proveídas con varios modelos

3D diseñados en la empresa y diseños propios realizados por nosotros para realizar las pruebas de

validación con usuarios expertos en el tema y pruebas de usabilidad.

Sin embargo, también tuvimos problemas con el desarrollo del proyecto, estos problemas fueron de

orden técnico, como por ejemplo, las cámaras no funcionaban, y de fuerza mayor cuando tuvimos

quebrantos de salud, por negocios, o imprevistos de último momento, que nos costaron bastante

tiempo. La mayoría de estos problemas pudimos solucionarlos conforme a las necesidades del

grupo de trabajo.

Finalmente, logramos obtener el prototipo como producto final con las funcionalidades mínimas

requeridas por el cliente, en este caso, la empresa, Nunber3D Factory.

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Pontificia Universidad Javeriana Memoria de Trabajo de Grado –Aplicación práctica

INTRODUCCIÓN

En el presente documento se muestra el proceso realizado durante el trabajo de grado “Prototipo de

software de utilización de realidad aumentada para visualizar modelos 3D que ayuden a

promocionar o vender productos/servicios de una empresa de arquitectura. Caso de estudio: Nunber

3D Factory”, el cual pretende proponer una solución tecnológica en realidad aumentada que

respalde el resultado y genere valor agregado en un proceso productivo enfocado en diseño y

visualización de renders arquitectónicos y modelos en tres dimensiones dirigido desde la empresa

hacia sus clientes.

En el capítulo I, se describen de forma general los antecedentes del trabajo de grado donde se

incluye el contexto de la realidad aumentada y sus aplicaciones en proyectos de arquitectura en

algunas empresas colombianas, la formulación del problema que dio origen a este proyecto, así

como su justificación e impacto esperado en el futuro. Posteriormente, se describen los objetivos, la

metodología utilizada y las fases con sus respectivas actividades llevadas a cabo durante el

proyecto.

En el capítulo II, se documenta el marco teórico correspondiente al tema de investigación en

realidad aumentada, haciendo énfasis en una breve definición, sus diferencias con la realidad

virtual, los beneficios y ventajas que conllevan al uso de esta tecnología.

En el capítulo III, se describe el desarrollo del prototipo de realidad aumentada, y el proceso

realizado para su construcción utilizando la metodología propuesta desde la elaboración del marco

teórico hasta la realización de las validaciones. También se explica y justifica el uso de otras

metodologías y herramientas que fueron necesarias utilizar dentro de cada fase del proyecto, para el

desarrollo y no fueron contempladas en la propuesta.

En el capítulo IV, se muestran los resultados obtenidos durante el proceso: un resumen de las

pruebas y validaciones realizadas por usuarios expertos, por la empresa, y por nosotros mismos, así

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Preparado por el Grupo Investigación Istar- Versión 1.01 – 12/03/2008


como una retroalimentación suministrada por los usuarios para realizar posibles mejoras y nuevas

funcionalidades del prototipo como solución de software en el futuro.

En el capítulo V, se presentan las conclusiones del trabajo de grado y las recomendaciones en el uso

de este tipo de soluciones tecnológicas para la academia y el sector de la construcción y vivienda;

así mismo, se describen posibles trabajos en el futuro siguiendo esta línea de investigación teniendo

en cuenta los resultados obtenidos.

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I - DESCRIPCION GENERAL DEL TRABAJO DE GRADO

1. Oportunidad, Problemática, Antecedentes

1.1 Descripción del Contexto

La Realidad Aumentada es utilizable en múltiples aplicaciones, incluyendo arquitectura (Innova

Tecno, 2013). La carrera de Arquitectura, como arte de diseñar, proyectar y construir, utiliza como

una de sus herramientas principales, el trabajo gráfico sobre mesa. Sin embargo el papel, el lápiz, el

borrador y la mesa necesitan instrumentos complementarios de trabajo. En la actualidad el com -

putador, con software tipo CAD es ese complemento ideal para acelerar y optimizar la produc-

tividad en todos los procesos de diseño y visualización, principalmente en proyectos complejos

y de gran magnitud (Cardoza, 2010).

En Colombia, algunas empresas como ZIO Studios (ZIO Studios, 2012) o The Ethereal Game

Factory (The Ethereal Game Factory, 2012), se dedican al desarrollo multimedia para videojuegos

y realidad aumentada, y a nivel internacional encontramos el software Unifeye Design de Metaio

(Metaio, 2013), el cual se ha utilizado para realizar proyectos con Realidad Aumentada, dedicados

al diseño arquitectónico, utilizando dispositivos para observar e interactuar con maquetas y planos

en 2D/3D tradicionales; las herramientas que se utilizan comúnmente son equipos de cómputo,

mouse, cámara web y un teclado alfanumérico para observar e interactuar con el producto (Articad ,

2013).

En Innova Tecno, los arquitectos realizan reuniones en las cuales los asistentes van equipados con

gafas 3D especiales conectadas al computador, de forma que todos visualicen un mismo mundo

virtual y al mismo tiempo puedan verse entre ellos (Innova Tecno, 2013) . Si le aplicamos realidad

aumentada a las reuniones de diseño con los arquitectos, cambiaríamos los procesos de enriquecer

la experiencia en la visualización y venta de un proyecto, donde esperamos que las reuniones sean

eficientes en tiempo y se logre avanzar más. Además, para los ingenieros y arquitectos, aumenta

la eficiencia de la captación y adquisición del producto por parte de los clientes e inversionistas,

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utilizando realidad aumentada para la visualización en 3D en diseño arquitectónico virtual de

edificaciones residenciales y corporativas.

1.2 Formulación del Problema que se Resolvió

En conclusión, la idea consistió en aprovechar tecnologías como la realidad aumentada para llevar

al espacio de diseño y de visualización de modelos arquitectónicos (en el caso de presentaciones

con clientes e inversionistas); utilizando las herramientas tradicionales 3D pero con una interacción

más natural, intuitiva y complementaria que en la realidad virtual, ya que la combinación de estas

vendría a ser el sustituto o complemento de la maqueta tradicional, es decir, poder observar al

tiempo el mundo Real (esto incluyó a las personas que están a nuestro alrededor, lo que no sucede

de la misma manera que en la realidad virtual), y a la vez observar e incluso interactuar con nuestro

modelo 3D del diseño. Además, la realidad aumentada no compite exactamente con la realidad

virtual, sino más bien es una de sus evoluciones, y nosotros aprovechamos esa característica. Por

esta razón, la realidad aumentada aplicada en el diseño arquitectónico puede aportar más

experiencias y percepciones que el sistema tradicional de diseños y visualizaciones que utilizan los

arquitectos en su entorno de trabajo. Además, la realidad aumentada contribuye a un mejor sentido

de realidad, y a una mejor interacción para el usuario, ya que esta tecnología provee una “in-

tegración orgánica entre el mundo real y el entorno virtual, donde los usuarios pueden parti-

cipar activamente” (Yang, 2011).

Por lo tanto persistió la necesidad de impactar a un mercado con una propuesta de valor

representada en un producto, utilizando otro(s) dispositivo(s), para facilitarle al cliente comodidad,

innovación, calidad y eficiencia, es decir, la creación de un producto innovador utilizando realidad

aumentada para visualización 3D en diseño arquitectónico virtual de edificaciones residenciales y

corporativas, promocionando un producto eficaz a nivel nacional.

La Empresa Nunber 3D Factory (Chavarro, 2012), se dedica al desarrollo de visualización

arquitectónica en 3D donde todavía no utilizan tecnologías de realidad aumentada; también ofrece

servicios de visualizaciones publicitarias, animación, panorámica 360° y modelado 3D. La

Empresa desea posicionarse en el mercado de visualización arquitectónica con realidad

aumentada y de tecnologías interactivas, por lo tanto, es necesario ayudar a la Empresa a que

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esta proponga una nueva línea de negocio basada en un nuevo producto. Por tal razón, se

elaboró un prototipo para nuestro caso de estudio.

A partir de lo anterior, surgió la pregunta: ¿Cómo crear un producto innovador utilizando realidad

aumentada para visualización 3D en diseño arquitectónico virtual de edificaciones residenciales y

corporativas?

1.3 Justificación

El sector correspondiente a la construcción en Colombia viene en ascenso en los últimos años, ya

que sus ventas en el año 2010 fueron de más de $18 mil millones y registró utilidades netas por más

de $1.300.000, además su crecimiento se pronosticó en un 6% para el año 2011. Sin embargo, se

debe satisfacer “la necesidad de implementar herramientas que permitan superar las brechas

del sector y logren que esta locomotora tome mayor impulso en los próximos años”

(Publicaciones Semana, 2011), según la Cámara Colombiana de la Construcción (Camacol), donde la Empresa Nunber 3D Factory, surge en esta coyuntura, para satisfacer la necesidad de

novedosas y eficaces herramientas de diseño ante el auge de la Construcción.

Durante el segundo semestre del año 2011, se registró un crecimiento del 8.8% en el PIB del sector

correspondiente a la construcción, especialmente en el subsector edificador, superando al subsector

de obras civiles el cual tuvo una variación negativa del 7.6% (Chirivi, Quiroz & Rodríguez, 2011).

Durante el periodo de enero a octubre del mismo año, se registraron variaciones anuales positivas a

nivel nacional con respecto a lanzamientos de vivienda, ventas e iniciaciones, con 5%, 19% y 21%

respectivamente, y los destinos no residenciales presentaron un crecimiento notable en

licenciamientos con el 25%, impulsado en los destinos hoteleros con incremento del 77% y destinos

comerciales con incremento del 67% (Chirivi, et al., 2011). De acuerdo con la Encuesta de Opinión

al Consumidor realizada durante el mismo periodo, la cual evalúa la disponibilidad del público y el

nivel de confianza para la adquisición de vivienda nueva, la variación fue del 23% al 29% (Chirivi,

et al., 2011).

Durante el 2012, la situación no fue la mejor en el sector, ya que presentó estancamiento donde

hubo un pequeño altibajo en la parte de ventas debido a una crisis en Europa y otros

acontecimientos; sin embargo, se espera que el panorama mejore para este año 2013 donde el

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aumento en el sector se proyecta en un 9.9% en su producto interno bruto y en un 1,5% en ventas

(Ortega, Quiroz, Sarmiento & Torres, 2012).

La Empresa Nunber 3D Factory desea posicionarse en el mercado de visualización arquitectónica y

desde hace poco en el mercado tecnológico interactivo con la necesidad potencial de un producto

que permita innovar una línea de negocio utilizando la Realidad Aumentada para mejorar

significativamente el proceso de diseño, y por lo tanto, dar un alto valor agregado al proceso de

venta al interior de la Empresa (Ortemberg, 1999-2013), lo cual será redituable en el largo plazo

para una Empresa con una línea de negocio dedicada a la elaboración de visualización

arquitectónica en realidad aumentada como en el caso de Nunber 3D Factory.

1.4 Impacto Esperado

Las oportunidades del proyecto para las empresas y clientes que necesitan aprovechar las

herramientas de Realidad Aumentada, implican que se beneficiarían los profesionales en

arquitectura, Constructoras Nacionales y Multinacionales que manejan estratos 4, 5, 6, 7, entidades

gubernamentales que ofrezcan proyectos de vivienda y profesionales independientes del sector.

Las empresas tienen la necesidad de contar con herramientas tecnológicas, pero todavía no tienen

claro cómo hacerlo. Es importante resolver todas estas dudas e investigar cómo se pueden

beneficiar estas empresas y clientes que deseen incluir la Realidad Aumentada en sus procesos, ya

que en Colombia apenas se está aprovechando este sector. Este proyecto es una prueba piloto en

una Empresa privada que piensa poner a prueba la tecnología en un entorno específico.

La realidad aumentada como herramienta empresarial es un paso a la evolución natural del mundo

real. El impacto real es para el sector inmobiliario donde puede verse beneficiado con el desarrollo

de un prototipo basado en el concepto de un producto de realidad aumentada, para la visualización

3D en diseño arquitectónico de edificaciones residenciales y corporativas.

Este proyecto permitió al Grupo de Investigación Takina de la Pontificia Universidad Javeriana,

poner a prueba sus resultados de investigación de realidad aumentada en un ambiente productivo

real.

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2. Descripción del Proyecto

2.1 Visión Global

Desarrollamos un prototipo de software de Realidad Aumentada para visualizar y manipular

modelos 3D, y dar valor al proceso productivo de negocio en la Empresa Nunber3D Factory.

2.2 Objetivo General

Desarrollar un prototipo para crear una nueva línea de negocio en la Empresa Nunber 3D, basados

en el concepto de un producto de realidad aumentada para visualización 3D en diseño

arquitectónico virtual de edificaciones residenciales y corporativas.

2.3 Fases Metodológicas y Conjunto de Objetivos Específicos

FASES OBJETIVOS ESPECÍFICOS ENTREGABLES

Revisión Bibliográfica

Investigar el marco teórico de la

realidad aumentada y sus aplica-

ciones en el diseño arquitectónico.

1. Marco Teórico.

2. Estado del Arte.

Desarrollo del Prototipo

Analizar y documentar el proceso

productivo de una Empresa de

diseño arquitectónico, tomando

como caso de estudio a la

Empresa Nunber 3D Factory.

1. Documento de Visión.

2. Documento de Casos de Uso.

3. Documento Especificación de

Requerimientos de Software

(SRS).

4. Lista de Requerimientos.

5. Matriz de Trazabilidad.

Desarrollar un prototipo funcional

que permita mostrar el valor

1. Documento de Arquitectura de

Software (SAD).

2. Prueba de Concepto.

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agregado del producto de realidad

aumentada (RA) como aplicación

en diseño arquitectónico.

3. Prototipo Funcional: Código

Fuente, Ejecutables.

4. Manual de Usuario.

5. Manual de Instalación.

Recomendaciones a la Empresa

Validar el prototipo teniendo en

cuenta las necesidades a satisfacer

de la nueva línea de negocio en la

Empresa Nunber 3D Factory, a

partir de un grupo focal con

arquitectos. Se propone a la

Empresa unas recomendaciones

para abrir una nueva línea de

negocio, esto no incluye hacer el

plan de negocio; ya que está por

fuera del alcance de un trabajo de

grado en ingeniería de sistemas.

1. Documento de Pruebas.

2. Documento de Análisis de

Resultados.

3. Memorias.

Tabla 1. Fases Metodológicas y Objetivos Específicos.

2.4 Método que se Propuso para Satisfacer cada Fase Metodológica

2.4.1 Fase Metodológica 1: Revisión Bibliográfica

2.4.1.1 Actividades1. Se realizó una investigación de fuentes bibliográficas con el fin de construir el marco

teórico de la realidad aumentada.

2. Se estudiaron diferentes estados del arte de trabajos relacionados con Realidad

Aumentada aplicada en diseño y visualización arquitectónica 3D, para elaborar el

estado del arte propio del caso de estudio.

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2.4.2 Fase Metodológica 2: Desarrollo Del Prototipo

2.4.2.1 Actividades1. Se realizó una investigación bibliográfica y cualitativa sobre procesos de negocio.

2. A partir de la actividad anterior, se elaboró un esquema del proceso productivo de negocio

en visualización arquitectónica 3D para la Empresa Nunber 3D Factory.

3. Se elaboró un documento de casos de uso, indicando las principales funcionalidades del

prototipo.

4. Se identificó y especificó las necesidades de negocio y una visión global del impacto que

puede dar el prototipo funcional en realidad aumentada para visualización arquitectónica en

3D; basados en esta información, se elaboró un Documento de Visión.

5. Se identificó y especificó los requerimientos funcionales y no funcionales del prototipo

funcional para el caso de estudio; basados en esta información, se elaboró un documento de

especificación de requerimientos de software (SRS).

6. Se elaboró el diseño del sistema correspondiente al prototipo funcional y lo recopilamos en

un documento de arquitectura de software (SAD).

7. Se elaboró una prueba de concepto que permitió entender la tecnología de la realidad

aumentada.

8. Se implementó el prototipo funcional teniendo en cuenta las actividades anteriores,

generando diferentes versiones antes de su entrega.

9. Se elaboró el manual de usuario y el manual de instalación del prototipo funcional.

2.4.3 Fase Metodológica 3: Recomendaciones a la Empresa

2.4.3.1 Actividades1. Se propuso un conjunto de pruebas para evaluar escenarios de calidad y una evaluación de

métricas de usabilidad para el prototipo funcional con diferentes usuarios expertos en

diseño, arquitectura y medios audiovisuales.

2. Se recolectaron y analizaron los resultados de las pruebas realizadas en la actividad anterior

para validar si el prototipo cumple con los requerimientos específicos de la fase anterior.

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3. Se propuso unas recomendaciones y posibles mejoras en el futuro para la continuación del

desarrollo del producto en Realidad Aumentada, según los resultados obtenidos y las

observaciones realizadas por los usuarios expertos.

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II - MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE

1. Marco Teórico

1.1 ¿Qué es Realidad Aumentada (Augmented Reality)?

La Realidad Aumentada es una combinación entre la realidad virtual y la realidad física, también

conocida como realidad mixta (Milgram & Kishino, 1994).

Según la definición del Technology Management Council, asociado a la IEEE, “La Realidad

Aumentada (RA), es el campo de la tecnología que estudia la manera de combinar imágenes del

mundo real con imágenes virtuales” (IEEE Technology Management Council España, 2013),

donde los usuarios perciben la realidad de una manera distinta, superponiendo a los objetos reales,

modelos virtuales, enriqueciendo así la experiencia. También se puede trabajar y examinar objetos

en 3D reales donde se recibe información adicional sobre estos objetos o tareas que se están

realizando. De esta manera, la Realidad Aumentada permite al usuario permanecer en contacto con

su entorno de trabajo, mientras su atención primordial no está en el computador como

tradicionalmente se usa, sino en una nueva forma de percibir el mundo real. El computador juega

un papel importante que es el de asistir y mejorar las relaciones e interacciones entre el usuario y su

entorno (Innova Tecno, 2013).

Según Azuma (1997), la Realidad Aumentada es una variación de los Entornos Virtuales o lo que

se conoce comúnmente como Realidad Virtual, permite al usuario observar el mundo real con

objetos virtuales superpuestos o compuestos con el mundo real, por lo cual, complementa la reali-

dad más que cambiándola completamente, dando al usuario la apariencia que los objetos reales y

virtuales coexisten en el mismo espacio.

Otra definición, dada por Milgram, Takemura, Utsumi & Kishino (1994), se refiere a la Realidad

Aumentada como lo “intermedio” entre los Entornos Virtuales que pueden ser completamente

sintéticos y la telepresencia que puede ser completamente real (Milgram & Kishino, 1994; Milgram

et al., 1994).

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Los autores ya mencionados indican que no solamente son necesidades del usuario sino que

también es una nueva forma o herramienta para realizar nuevos proyectos, se debe tener en cuenta

los estándares del sector en el que se desempeñan.

1.2 Características de la Realidad Aumentada y sus Aplicaciones

Para realizar la descripción del prototipo de Realidad Aumentada a implementar, sus funciones y

cómo debe desarrollarse, es necesario conocer las características principales que distinguen a la

Realidad Aumentada de otras tecnologías, así como las diferentes aplicaciones que puede tener y

distinguir el tipo de aplicación al que pertenece el prototipo.

De acuerdo con Azuma, los sistemas que utilizan Realidad Aumentada, comprenden tres

características principales (Azuma, 1997):

1. Combinación del mundo real con el mundo virtual.

2. Interacción en tiempo real.

3. Se registra en 3D (tres dimensiones).

Sin estas características mínimas, cualquier tecnología no se puede considerar como Realidad

Aumentada. Por esta razón, es necesario (al menos) un dispositivo que recolecte la información del

mundo real, un computador o una máquina que procese imágenes del Entorno Virtual y combine

esta información con la procedente del dispositivo, un medio en el cual se proyecten las imágenes

finales como por ejemplo un monitor o proyector, y en algunas aplicaciones, se necesitan mar -

cadores de papel con símbolos interpretados por un software que arroja diferentes resultados de-

pendiendo la configuración del marcador.

Otras características con respecto al aumento en Realidad Aumentada, son las que permiten agregar

objetos a un Entorno Real y el potencial de eliminarlos, y esto aplica tanto para objetos virtuales

como reales a la vista de un usuario (Azuma, 1997). Sin embargo, la capacidad de percibir el

entorno, no solamente se limita a imágenes y gráficos visuales, lo cual ha sido centro de atención

por mucho tiempo de los investigadores en esta área, también existe el potencial para aplicaciones

que capturan sonidos del mundo real y se sintetizan en el mundo virtual, además de accesorios para

incrementar el sentido táctil con guantes especiales.

Página 12


Con respecto a las aplicaciones que puede tener esta tecnología, la Realidad Aumenta cuenta con

un campo laboral muy amplio en el cual se ha utilizado desde hace algunos años en el desarrollo de

software para computadores y teléfonos móviles, que sirven para educar tanto alumnos como

docentes, utilizando recursos en actividades de diferentes asignaturas como matemáticas, ciencias e

idiomas etc., también en proyectos de entretenimiento como juegos interactivos para niños y

adultos, proyectos de cirugías, existen herramientas gratuitas de realidad aumentada que apoyan el

estudio de astronomía donde se pueden identificar las estrellas y todo lo relacionado con el tema

del espacio, la traducción de palabras que aparecen en imágenes, simulaciones de vuelos y

trayectos terrestres, servicios de emergencias militares en caso de evacuación o presencia de ene-

migos, aplicaciones industriales, diseño mecánico, diseño automotriz, publicidad y diseño arqui -

tectónico teniendo en cuenta esta aplicación en el presente trabajo se desarrollará un prototipo de

aplicación para visualización arquitectónica de residencias y edificaciones en 3D con Realidad Au-

mentada (Azuma, 1997; AMERICA LEARNING & MEDIA, 2010).

1.3 Diferencias entre la Realidad Aumentada y la Realidad Virtual (Virtual Reality)

La realidad virtual, es otro sistema tecnológico donde el usuario está involucrado completamente

con el mundo artificial y no visualiza u observa el mundo real. Teniendo en cuenta este sistema, en

la realidad aumentada, el usuario visualiza e interactúa con el mundo real y el virtual, utilizando la

combinación de los dos de forma natural. La diferencia entre los dos sistemas tecnológicos, está en

el manejo o tratamiento que le dan al mundo real y a la visión que tiene el usuario de su entorno

mediante la superposición de los objetos 3D virtuales.

Según Navarro y Guerra Ortegón (2010): “En definitiva, se podría decir que los sistemas de Rea-

lidad Aumentada llevan el computador al entorno de trabajo real del usuario, mientras que los

sistemas de Realidad Virtual intentan llevar el mundo real al interior del computador”.

La Realidad Virtual y la Realidad Aumentada se pueden asumir como paradigmas de interacción

que representan sistemas de interacción.

Mientras que la Realidad Virtual genera una experiencia más inmersiva en un entorno virtual donde

se presenta una sensación de presencia física directa, unos indicadores sensoriales en 3D y una

Página 13



interacción natural para manipular objetos virtuales, en la Realidad Aumentada el usuario puede

tener una experiencia más relacionada con el entorno exterior tomándolo como una entrada

implícita para mejorar la interacción entre el mundo virtual y el mundo real teniendo como

resultado una disminución del coste interactivo, es decir, la Realidad Virtual introduce al usuario a

un mundo virtual donde no cabe el mundo real, mientras que la Realidad Aumentad integra al

usuario a su mundo real y extiende su visión superponiendo o componiendo dentro de este, objetos

virtuales en 3D (Lorés & Gimeno, 2001).

1.4 Beneficios y Ventajas de la Realidad Aumentada Frente a la Realidad Virtual

La Realidad Aumentada se ha convertido en una tecnología muy diferente a la Realidad Virtual,

debido al amplio desarrollo que ha tenido a lo largo de los años. Por esta razón, vale la pena

explicar las ventajas y los beneficios que tiene la Realidad Aumentada comparada con la Realidad

Virtual, entre estas fortalezas se encuentran:

La Realidad Aumentada tiene un mejor sentido de la realidad, ya que la Realidad Virtual

estimula el mundo real de una máquina o un computador, dando la sensación de inmersión

al usuario debido al rol principal que tenga el Entorno Virtual, y el grado de simulación

define la realidad del mundo real. Sin embargo, la Realidad Aumentada funciona como una

“integración orgánica entre el mundo real y el Entorno Virtual” (Yang, 2011).

La Realidad Aumentada provee mejor interacción para el usuario, ya que en un Entorno

Virtual el usuario se encuentra en función pasiva, muy diferente con la Realidad

Aumentada que le da al usuario mayor actividad en su participación con el entorno, y por lo

tanto, provee mayor grado de interactividad (Yang, 2011).

1.5 Procesamiento de Imagen

Kato, (2006), explica los algoritmos de procesamiento en la librería ARToolkit, partiendo desde el

concepto de la posición de los marcadores con respecto a un plano de referencia, donde la posición

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de la cámara es fundamental para la detección de los marcadores y el procesamiento de los modelos

a visualizar (Véase Ilustración 1 ).

Ilustración 1. Sistemas de Coordenadas Estimados por Análisis de Imágenes (Kato, 2006).

2. Estado del Arte

2.1 Trabajos Relacionados en Diseños Arquitectónicos y Similares

En cuanto a aplicaciones de Realidad Aumentada para diseño arquitectónico y afines, encontramos

algunos trabajos, como por ejemplo, VOMAR (Billinghurst, Kato & Poupyrev, 2004), el cual utiliza

una interfaz tangible multiplexada en tiempo, es decir, a través de un medio simple de entrada

integrado por componentes físicos de la interfaz: un catálogo físico en papel con marcadores de

Realidad Aumentada, una paleta de cartón con un marcador y un pedazo largo de papel como

contenedor de objetos virtuales que simulan muebles en una residencia, como dispositivo de

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interacción, y como espacio de trabajo, respectivamente, los cuales permiten distintas funciones

para construir un escenario complejo e integrado por estos objetos; entre las funciones principales

de este trabajo se encuentran: aproximar la paleta a un objeto, inclinar la paleta para colocar un

objeto desde la misma hacia el catalogo, sacudir y golpear la paleta de un lado a otro, y mover un

objeto hacia otras partes del catálogo o el espacio de trabajo. También existió otra propuesta similar

al trabajo anterior, conocida como MIXDesign (Dias, Santos, Diniz, Monteiro, Silvestre & Bastos,

2002), cuyas funciones principales para editar objetos virtuales consistían en agregar estos objetos

a un entorno aumentado por medio de distintos marcadores de Realidad Aumentada asociados,

seleccionarlos y hacerlos visibles o invisibles, rotarlos, escalarlos, y moverlos de un lugar a otro

dentro del entorno de trabajo; esta aplicación estaba basada en un sistema que utilizaba VRML 97

(Web3D Consortium, 2012), junto con ArEditor (Dias, et al, 2002), ARToolKit (Kato, 2006) y otras

herramientas tecnológicas.

También existen otros trabajos con marcadores, como por ejemplo, MagicBook (Billinghurst, Kato,

& Poupyrev, 2001a; 2001b), el cual posee una interfaz de Realidad Aumentada transicional como si

el usuario estuviera leyendo un libro con un contenido gráfico enriquecido, es decir, con esta

propuesta es posible aprovechar las ventajas que ofrece el mundo real, la Realidad Aumentada

(vista exocéntrica) y el espacio virtual inmersivo (vista egocéntrica), permitiendo así un soporte de

tres niveles, incluso para ambientes de colaboración entre dos o más usuarios. Por lo tanto, los

usuarios pueden aprovechar completamente todas las ventajas del espectro de Realidad-Virtualidad

(Milgram & Kishino, 1994) ya que la discontinuidad entre el entorno virtual y el entorno real es

suprimida y la interacción humano-computador (HCI) es transparente para el usuario. Una de las

aplicaciones más notables compone un catálogo académico diseñado para enseñar a los arquitectos

cómo construir la famosa silla roja y azul de Gerrit Rietveld.

Un entorno en Realidad Aumentada no solamente funciona con interfaces tangibles de marcadores,

también existen otras propuestas que utilizan otras herramientas tecnológicas igualmente válidas

para la interacción, como por ejemplo, basadas en movimientos y gestos corporales, dispositivos de

bajo costo, multimodales, entre otras (Garrido & García-Alonso, 2009).

Página 16


Página 17



III – DESARROLLO DEL TRABAJO

1. Desarrollo de las Fases Metodológicas

1.1 Desarrollo de la Revisión Bibliográfica

La revisión e inclusión de las referencias y la bibliografía encontradas para soportar todo el trabajo,

las realizamos desde la elaboración de la propuesta hasta la recomendación de trabajos futuros,

tanto en este documento como en los anexos. Cabe mencionar que utilizamos el Estándar APA

(American Psychological Association, 2010; Centro de Escritura Javeriano, n.d.) para incluir la

mayoría de referencias, y tuvimos en cuenta que estas fuesen las más citadas o las más relevantes.

1.1.1 Desarrollo del Marco Teórico

Decidimos desarrollar el marco teórico a partir de un documento anexo que contiene dos capítulos,

incluyendo en el segundo capítulo el estado del arte.

El primer capítulo del documento, se divide en cuatro secciones. La primera sección da una serie de

definiciones del concepto de Realidad Aumentada, propuestas por varios autores conocidos en el

área de la computación gráfica, y en particular, en interacción humano-computador. La segunda

sección muestra las principales características de la Realidad Aumentada y sus posibles

aplicaciones. La tercera sección contrasta las diferencias entre la Realidad Aumentada y la Realidad

Virtual, pese a que comparten características comunes (Milgram et al., 1994). La cuarta sección

explica las ventajas que implica el uso de la Realidad Aumentada como tecnología (véase sección 1

del capítulo II del presente documento).

1.1.2 Desarrollo Del Estado del Arte

El estado del arte fue desarrollado en el segundo capítulo del documento anexo “Marco teórico y

estado del arte”, el cual, se incluyó en el capítulo II del presente documento.

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En el estado del arte, mostramos los trabajos relacionados con respecto a aplicaciones utilizadas

para diseño arquitectónico y trabajos similares (véase sección 2 del capítulo II del presente

documento).

1.2 Desarrollo del Prototipo

En esta sección se explicó el desarrollo del prototipo funcional que permitió entender la tecnología

de la realidad aumentada, se elaboró el esquema del proceso productivo de negocio en visualización

arquitectónica 3D para la Empresa Nunber 3D Factory, se describió el diseño del sistema

correspondiente al prototipo y su implementación.

1.2.1 Desarrollo Del Documento de VisiónEl documento de visión se desarrolló para mostrar una visión general y soportar un análisis de

negocio de la Empresa Nunber 3D Factory, concordando con el Documento de Especificación de

Requerimientos de Software (SRS); por esta razón, surgió la necesidad de realizar bastantes reu-

niones con el Gerente, y según lo acordado en cada reunión, identificar las necesidades latentes del

negocio.

El Documento de Visión contiene nueve capítulos (Véase Anexo Documento de Visión):

1. Introducción, en la cual, se mostró el propósito y alcance del documento.

2. Posicionamiento, donde se explicó la oportunidad de negocio que tiene la Empresa con el

producto, el planteamiento del problema y su definición.

3. Descripción de los usuarios y stakeholders, la cual, se refirió a datos demográficos del

mercado, particularmente en el sector inmobiliario en los últimos dos años y la tendencia

futura del sector; también se realizó un resumen de los usuarios y los stakeholders

beneficiarios de la solución con sus perfiles, necesidades y ambiente; por último, se citó las

posibles alternativas y competencias del producto.

4. Descripción general del producto, donde se mostró la perspectiva del producto, sus

capacidades o funcionalidades con beneficios para el cliente, las suposiciones y

dependencias, así como las licencias y la instalación a tener en cuenta.

Página 19



5. Características del producto, las cuales corresponden a las funcionalidades explicadas con

mayor detalle en el Documento de Casos de Uso y en el Manual de Usuario (Véase Anexos

Documento de Casos de Uso, Manual de Usuario).

6. Restricciones del Producto: Técnicas, tecnológicas, de diseño, de dependencias, etc.

7. Escenarios de Calidad del Producto: Dan la pauta para identificar requerimientos no

funcionales del producto.

8. Otros requerimientos del Producto: Estándares aplicados, requerimientos del sistema,

requerimientos de desempeño y requerimientos de entorno.

9. Requerimientos de Documentación: Manual de Usuario, ayuda en línea, guías de

instalación y configuración, etiquetado y empaquetamiento.

1.2.2 Descripción del Proceso Productivo de la EmpresaSe decidió anexar en el presente documento, una descripción del proceso productivo en

visualización arquitectónica 3D de la Empresa Nunber 3D Factory, porque se consideró que fue

relevante para el desarrollo del trabajo y para todos los participantes en el proyecto.

Para ilustrar el proceso productivo de la Empresa, se utilizó algunas reglas sugeridas por la

metodología BPM (Business Process Management) y sus reglas de notación (Bizagi, 2012a; 2012b;

OMG, 2011). Además, se consultó un trabajo de grado desarrollado por el Ingeniero Daniel Silva

con ayuda del Ingeniero Oscar Chavarro, sobre gestión de proyectos de juegos de video, utilizando

BPMN (Business Process Management Notation) (Silva, 2009). Para la elaboración del diagrama,

se utilizó la herramienta Bizagi Process Modeler © (Bizagi, 2013).

El proceso productivo comienza con los clientes de la Empresa, quienes son: Profesionales en

Arquitectura, Diseño, Ingeniería Civil, Empresarios del Sector Inmobiliario y otros interesados en

Diseño Arquitectónico; como las Empresas Constructoras que realizan proyectos en estratos 4, 5, 6,

y 7. Ellos son los actores que le dan valor agregado al producto. También suministran listas de

materiales, referencias, planos 2D realizados en software de diseño asistido por computador, como

por ejemplo, AutoCAD© (Autodesk, 2013a), entre otras entradas, las cuales, ayudan a definir

requerimientos de negocio, y por lo tanto, contribuyen a generar un Guión de Animación

Interactiva.

Página 20


Si el cliente aprueba el guión, se le suministrará a un diseñador de modelos 3D, junto con las

texturas 2D en distintos formatos (JPEG, GIF, PNG, etc.) realizadas en un editor de imágenes

(GIMP©, Adobe Photoshop ©, Adobe Illustrator ©, etc.) y con el software necesario para realizar los

modelos 3D, el cual puede ser 3DStudio MAX© (Autodesk, 2013b), 3DStudio MAX Design©

(Autodesk, 2013c), Maya© (Autodesk, 2013d) o Blender © (Blender, 2013); con este software, el

diseñador realiza el modelado (construcción de formas y estructuras poligonales), texturizado

(mapeo de texturas en partes del modelo, incluyendo texturas con filtro o “baking textures”), ilu-

minación (adición de luces al modelo), renderizado (generación de una imagen a partir del mo-

delo para facilitar su procesamiento). El modelo 3D generado con estas características debe cumplir

con un formato estándar, como por ejemplo, OBJ (O´Reilly & Associates, 1996), el cual debe ir

acompañado de los materiales en formato MTL (Ramey, Rose & Tyerman, 1995), o incluso el mo-

delo puede estar en formato 3DS (Van Velsen, Fercoq, Pitts & Szilvasy, 1997), y en caso que con-

tenga nodos de animación, en formato FBX (Véase Suposiciones y Dependencias del Docu -

mento de Especificación de Requerimientos de Software).

Después, un Diseñador de Realidad Aumentada toma el modelo 3D, e integra y agrega

interactividad al modelo, en esta tarea ayuda bastante el proceso de creación de marcadores para

Realidad Aumentada (véase sección 1.2.5 del capítulo III del presente Documento). Con estos

marcadores, los modelos 3D, las listas de materiales y las texturas, un Desarrollador de Software en

Realidad Aumentada es el encargado de tomar estas entradas y de realizar cambios al prototipo JN-

yARchiTech® desarrollado en lenguaje Java (ORACLE, 2013), donde el Desarrollador tiene como

tarea, empaquetar el código en formatos ZIP y JAR.

Finalmente, la Empresa realiza pruebas de usabilidad con el cliente y realiza una evaluación del

prototipo o producto de software con el mismo, quien diligencia un cuestionario para dar su

concepto sobre la calidad del producto, el cumplimiento de las funcionalidades y los

requerimientos, estos soportes ayudan a elaborar una lista de correcciones y un informe de

resultados, con los cuales, la Empresa obtendrá retroalimentación para trabajos futuros y obtener

mayor valor en el proceso productivo.

Teniendo en cuenta la cotización del servicio, precios, tiempos de entrega pactados y condiciones

de pago que debe cumplir el cliente, este podrá utilizar la solución entregada en medio magnético

Página 21



(CD/DVD/USB), correo electrónico, e impresa, una vez haya sido aprobado el producto por el

cliente. También cabe mencionar que la Empresa también puede ofrecerle al cliente, el servicio de

alquiler de equipos, en caso que este no tenga para realizar las pruebas.

El Diagrama correspondiente a la descripción del Proceso Productivo, se muestra a continuación

(Véase Ilustración 2):

Página 22


Página 23



Página 24


1.2.3 Descripción del Producto

Esta sección contiene una descripción del producto, sus funcionalidades, las suposiciones y

dependencias a tener en cuenta al utilizar el prototipo y las licencias que se deben adquirir para su

correcto funcionamiento.

1.2.3.1 Perspectiva del Producto

JNyARchiTech® es un producto que le permite al usuario visualizar un modelo 3D, basado en

diseño arquitectónico de edificios, residenciales y corporativos e interactuar con los mismos,

utilizando herramientas y tecnologías de realidad aumentada, con el fin de satisfacer al cliente con

un producto nuevo en el mercado que sea fácil de usar.

1.2.3.2 Resumen de Capacidades

Capacidad Beneficio Para el Cliente

Visualizar un modelo arquitectónico en

3D sobre un marcador de Realidad

Aumentada.

Permite al usuario observar un modelo 3D,

utilizando herramientas de realidad aumentada.

Interactuar con el modelo 3D. Permite al usuario interactuar con el modelo 3D y el

uso fácil de la herramienta.

Controlar la posición y orientación de la

cámara.

Permite al usuario manejar la posición y

orientación de la cámara de acuerdo a su posición y

a la del marcador.

Incluir animación en el modelo 3D.

Ayuda al usuario a entender fácilmente el produc-

to. El modelo debe estar en un formato que sopor-

te animación. (Véase Suposiciones y Dependencias

del Documento de Especificación de Re-

querimientos de Software).

Página 25



Modificar partes del modelo 3D. Permite al usuario crear una escena interactuando

con varios marcadores, superponiendo o cambiando

de posición los modelos.

Modificar atributos en el modelo 3D.

Permite al usuario editar atributos del modelo 3D a

partir de un archivo de configuración como son: El

color, la textura, e iluminación. Luego, el usuario

puede visualizar estos cambios (Véase Manual de

Usuario).

Visualizar el interior del modelo 3D. Permite al usuario visualizar los interiores de un

modelo diseñado en 3D y verlos desde diferentes

ángulos y escalas.

Cargar el modelo 3D a partir de un

archivo.

El usuario puede visualizar e interactuar con un

modelo basado en un formato estándar (OBJ, 3DS)

que implique persistencia.

Tabla 2. Resumen de Capacidades.

1.2.3.3 Suposiciones y Dependencias

JNyARchiTech® cuenta con varias suposiciones y dependencias con las cuales se debe contar

para su correcto funcionamiento. A continuación se muestran las Suposiciones y Dependencias

(Véase Ilustración 3).

Página 26


Ilustración 3. Suposiciones y Dependencias

1.2.3.4 Licencias e Instalación

El prototipo funcional se desarrolló con el fin de apoyar el proceso productivo de visualización

arquitectónica en la Empresa Nunber 3D Factory; si este producto se utilizara para fines lucrativos

la Empresa tendría que realizar un Plan de Negocio para implementar esta nueva línea, se

consideraría establecer un valor económico para su utilización, por lo que esta herramienta se

considera de orden académico y se utilizó con este fin dentro de la asignatura de trabajo de grado en

la Pontificia Universidad Javeriana.

Para la instalación del prototipo, esta se debe encontrar disponible para ser descargada vía Internet

(Véase Manual de Instalación).

1.2.4 Desarrollo de Casos de Uso y Especificación de RequerimientosEl desarrollo de la especificación de requerimientos se realizó comenzando por definir los

requerimientos funcionales, para esto, se elaboró un Documento de Casos de Uso, el cual identifica

y describe las principales funcionalidades que debe tener el prototipo de software, asignando una

Página 27



prioridad para cada una (Véase anexo Documento Casos de Uso); al mismo tiempo, diseñamos un

Diagrama de Casos de Uso anexo a este documento (véase Ilustración 4):

Ilustración 4. Diagrama de Casos de Uso.

A partir de las definiciones de los Casos de Uso, se identificó los principales requerimientos

funcionales, los cuales, se incluyeron en la sección de Funciones del Producto del Documento de

Especificación de Requerimientos de Software (SRS) que contiene una descripción de las interfaces

con el usuario, el sistema, el hardware y el software; además, describe las características de los

usuarios, las restricciones técnicas y tecnológicas, y las suposiciones y dependencias a tener en

cuenta (Véase Anexo Documento Especificación de Requerimientos de Software). Este documento

tiene como anexos el Manual de Usuario (Véase Anexo Manual de Usuario), un documento con la

lista de requerimientos tanto funcionales como no funcionales y su porcentaje de implementación

(Véase Anexo Documento de Requerimientos JNyARchiTech ® ), y un documento con la Matriz de

Trazabilidad de los Requerimientos, donde se muestra las asociaciones de entrada y salida, su

estado, su relación con los componentes o clases de software, si está implementado o no, y si ha

sido probado o no (Véase Anexo Matriz de Trazabilidad JNyARchiTech ® ).

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1.2.5 Descripción del Proceso de Creación de Marcadores de Realidad AumentadaEntre los requerimientos solicitados por el Gerente de Nunber 3D Factory, se encontró elaborar un

marcador personalizado de Realidad Aumentada con el Logo de la Empresa, y que el prototipo

soporte dos o más marcadores en la misma aplicación, es decir, que cada marcador muestre un

modelo 3D diferente; esto con el fin de atraer aún más a los clientes promocionando la imagen y la

marca de la Empresa dispuesta a ofrecer soluciones creativas, variadas e “innovadoras”.

Debido a esto, surgió la necesidad de aprender el proceso de creación de marcadores de Realidad

Aumentada y aplicarlo en esta fase del trabajo. Para cumplir con estas tareas, se realizaron los pasos

sugeridos por los autores de la librería ARToolKit (Kato, 2006) y por un Diagrama de Procesos

correspondiente a esta misma librería, el cual, fue suministrado por nuestro director como guía

(Véase Anexo Diagrama de Procesos de ARToolKit), igualmente se consultó un sitio de soporte en

línea de ARToolWorks (ARToolWorks, 2010), el cual explica cómo crear estos marcadores y

probarlos. A continuación, se describe cómo fue realizado el proceso:

1. Se tomaron las imágenes de los Logos tanto de la Empresa Nunber 3D Factory como de la

Pontificia Universidad Javeriana en formato JPEG, las editamos usando el editor de

imágenes GIMP© (GIMP, 2012), para que su tamaño original fuese simétrico de 650 x 650

pixeles y de 1024 x 1024 pixeles respectivamente (Véase Ilustración 5). Luego, se creó una

cuenta en un servidor de imágenes en la Web y se cargó al servidor para poder utilizarlas en

el siguiente paso. Los enlaces para descargar las imágenes son:

http://s19.postimage.org/3sj8ohz1f/logo_nunber3d.jpg

http://s19.postimage.org/58ur6n1yb/logo_puj.jpg

Página 29



Ilustración 5. Imágenes de Logos de la Empresa Nunber 3D Factory y Pontificia Universidad Javeriana en Formato JPEG

2. Se encontró un enlace en la Web para generar marcadores en formato PDF (ROARMOT,

2006); por cada imagen se creó un marcador diferente, el cual, se guardó e imprimió más

adelante. En el campo URL de la sección ARTOOLKIT 2.x se ingresó el enlace de cada una

de las imágenes cargadas en el paso anterior y se dejó el tamaño predeterminado de 80

milímetros (8cm), luego se hizo clic en el botón Make Image Marker y automáticamente

apareció el marcador con la imagen correspondiente (Véase Ilustración 6); estos

marcadores están anexos a este Documento (Véase Anexos Marcadores de Realidad

Aumentada).

Página 30


Ilustración 6. Marcadores Creados en Formato PDF.

3. Luego de imprimir los marcadores en papel cartulina, se utilizó un programa ejecutable en

Windows: mk_patt.exe el cual aparece en la carpeta bin de la última versión de ARToolKit

(Kato, 2007), la cual corresponde al archivo ARToolKit-2.72.1-bin-win32.zip; esta utilidad

ayudó a generar los patrones de los marcadores a partir de una cámara Web, ingresando la

ruta del archivo con los parámetros de la cámara (Data/camera_para.dat) y luego el

nombre del archivo para guardar el nuevo patrón del marcador. También, es posible utilizar

un generador de marcadores utilizando una aplicación Web basada en tecnología Flash

(TAROTARO, 2009). Luego, se debe guardar el archivo del patrón generado

correspondiente al marcador, preferiblemente, con extensión .PATT (Véase Ilustración 7).

Página 31



Ilustración 7. Generador de Patrones Para Marcadores de Realidad Aumentada (TAROTARO, 2009).

4. Finalmente, fue posible hacer uso de los marcadores con sus respectivos patrones,

siguiendo las instrucciones del Manual de Usuario (Véase Anexo Manual de Usuario).

1.2.6 Diseño de software

El objetivo consistió en elaborar un Documento de Arquitectura de software SAD (Software

Architecture Document) el cual describe parcialmente algunos elementos del modelo 4+1 (Kru-

chten, 1995) para la versión 2.0 de JNyARchiTech® (Véase Anexo Documento SAD). Para docu-

mentar las vistas de casos de uso, lógica, física y de desarrollo, se generó tanto el Diagrama de Ca-

sos de Uso, como los Diagramas de Clases (Véase Ilustración 8), de Paquetes y de Despliegue, a

partir de algunas herramientas CASE: Visual Paradigm© (Visual Paradigm, 2013) y Enterprise

Architect© (SPARX SYSTEMS, 2000-2013) (Véase Anexos Diagrama de Clase, Diagrama de Pa-

quetes, Diagrama de Despliegue). La Vista de Procesos se propuso a partir del Diagrama de Proce-

Página 32


sos de ARToolKit suministrado por nuestro Director de Trabajo de Grado (Véase Anexo Diagrama

de Procesos de ARToolKit).

Página 33



Ilustración 8. Diagrama de Clases de JNyARchiTech®.

Página 34


1.2.7 Desarrollo de Versiones e Implementación del Prototipo Para la implementación del prototipo JNyARchiTech® en sus diferentes versiones, se tuvo en cuenta

algunos elementos del proceso de prototipos incrementales (Sommerville, 2005, pp. 66-68) y de

reutilización de código fuente (Ambler, 2005-2012).

Al inicio del proyecto, se investigó algunas librerías o soluciones de código fuente abierto (open

source) como ARToolKit (Kato, 2007) y NyARToolKit (MIT License, 2012), las cuales podríamos

usar como base para conseguir nuestra primera prueba de concepto, y las herramientas o entornos

de desarrollo que podríamos usar y soportaban estas soluciones, como por ejemplo: Visual Studio

2010 (MICROSOFT, 2013) y NetBeans (ORACLE, 2012). Optamos por elegir la librería

NyARToolKit basada en otras librerías como Java3D, Java Media Framework (JMF), Java OpenGL

(JOGL), y Java FX (Véase Anexo Manual de Instalación), por las siguientes razones (Walsh &

Gehringer, 2001):

Java es un lenguaje de programación orientado a objetos y de alto nivel. Por lo tanto, sus

APIs o librerías son más familiares con los desarrolladores, y permiten crear aplicaciones

sofisticadas usando menor cantidad de tiempo que con APIs o librerías de bajo nivel de

abstracción.

Permite a los desarrolladores pensar el qué y no el cómo de las soluciones, generando una

experiencia bastante visual e interactiva para ellos.

El Mundo virtual puede ser creado gracias a su habilidad para maximizar los recursos

gráficos y de procesamiento.

Java permite un alto rango de aplicaciones gráficas, entre ellas, Visualización de Productos.

Después de tomar la decisión de usar Java, se investigó sobre algunos tutoriales que podrían servir

para instalar las herramientas. La experiencia de esta tarea, sirvió para elaborar el Manual de

Instalación, el cual, explica cómo instalar el prototipo, compilarlo y ejecutarlo (Véase Anexo

Manual de Instalación).

Se logró implementar la Prueba de Concepto “Universal” del Cubo de Colores (Véase Ilustración

9), la cual dio como resultado la Versión “Cero” del prototipo final y punto de partida para el

Página 35


desarrollo e implementación del mismo. A continuación, se menciona el progreso y la evolución de

cada una de las versiones del prototipo, hasta llegar a lo que es en la actualidad (Véase Tabla 3).

Ilustración 9. Prueba de Concepto con Cubo de Colores (Davison, 2010).

Versión Prototipo Avances/cambios de código Fecha de entrega (año 2012)

CeroPrueba de Concepto: Cubo de

Colores 3D en Windows XP. Mayo 8

0.1Superposición de figuras geo-

métricas al Cubo de Colo-

res.

Junio 22

0.2

Persistencia de un modelo 3D

en formato OBJ con in-

teracción inmersiva por medio

de mouse pad y teclado so-

bre el modelo (rotación, tras-

Junio 25

Página 36


lación, zoom in, zoom out).

1.0

Adición de luz y texturas en

formato JPG sobre una parte

del modelo 3D.

Adición de varias texturas en

distintos formatos (JPEG,

GIF) sobre diferentes partes

del modelo 3D.

Se realizó pruebas con los

marcadores personalizados

de Nunber 3D Factory y la

Pontificia Universidad

Javeriana.

Julio 2 / Julio 4

1.x

Se modificó la apariencia del

modelo 3D, agregando

transparencia.

Se agregó texturas al

modelo 3D, usando como

referencia una lista de

materiales en formato MTL.

Creación del archivo de

configuración con los

parámetros de la cámara, del

marcador, del modelo 3D y

Agosto 13

Agosto 22 / Agosto 30

Septiembre 20 / Septiembre 21

Página 37



de las texturas en formato

JPEG.

La aplicación solicita al

usuario que ingrese el

archivo de configuración y

asigna automáticamente las

texturas en el modelo. Septiembre 28

JNyARchiTech®(v_0.1)Se utilizó una nueva versión

basada en multimarcadores:

MultiNyAR (Davison, 2010)

funcionando en Windows 7

(Esta versión soporta dos mar-

cadores) con dos modelos 3D

como pruebas de concepto: un

robot en formato 3DS y una

vaca en formato OBJ. Se

incluyó la librería NCSA

Portfolio (MASON, 2008).

Octubre 3

JNyARchiTech® (v_0.2)Se probó la versión 0.1 en

Windows XP con los mismos

modelos 3D.

Octubre 12

JNyARchiTech® (v_1.0)El prototipo reconoce otro

marcador y modelos distintos a

los anteriores (Prueba con

marcadores personalizados) a

partir del archivo de

configuración incluyendo otros

parámetros para los modelos

en formato OBJ (escala y

archivo de coordenadas).

Octubre 26

Página 38


JNyARchiTech® (v_1.1)Se incluyó la librería

Inspector3ds (Wright, 2003)

para cargar modelos en

formato 3DS con texturas y

materiales.

Octubre 27

JNyARchiTech® (v_1.2)Se modificó el archivo de

configuración y se cargó el

modelo de prueba

correspondiente al primer piso

de una casa en formato 3DS.

Octubre 29

JNyARchiTech® (v_1.3) Se agregó un tercer mar-

cador al prototipo.

Se incluyó una imagen de

fondo para la escena

(background).

Se implementó interacción

inmersiva.

Octubre 30

JNyARchiTech® (v_1.4)Continuación de la anterior

versión (parte 2).

Implementación la

interacción inmersiva

directamente en la vista y no

en la escena.

Octubre 31

Noviembre 1

JNyARchiTech® (v_1.5)El programa pregunta al

usuario si desea interacción

inmersiva o no.

Noviembre 2

JNyARchiTech® (v_1.6) Se agregó un cuarto mar-

cador al prototipo.

Se incluyó otro modelo co-

rrespondiente al segundo

piso de una casa sin techo

en formato 3DS.

Noviembre 7

Página 39



JNyARchiTech® (v_1.7)

Se incluyó otro modelo co-

rrespondiente a la casa com-

pleta con techo en formato

3DS.

Probamos otro archivo de

configuración incluyendo los

modelos de misma casa en

formato OBJ.

Noviembre 10

JNyARchiTech® (v_2.0)

[Prototipo final]

Modificamos la selección del

usuario para el modo de

interacción inmersiva.

Modificamos algunos

mensajes de error y

excepciones.

Incluimos otros modelos

corregidos de la casa con

mayor iluminación.

Anexamos Manual de

Usuario.

Diciembre 4

Tabla 3. Evolución del Prototipo Final JNyARchiTech®.

Durante el desarrollo de prototipo, también se diseñaron varios modelos tomados de casos de

estudio reales de la Empresas Nunber 3D Factory y Constructora Carvajal S.A.S. para visualizar

diferentes residencias y sus exteriores en los formatos OBJ y 3DS. Para realizar los diseños,

utilizamos 3DStudio MAX 2012© (AREA Digital Entertainment & Visualization Community,

2012), 3DStudio MAX Design 2010© (Autodesk, 2013) y SketchUp© (Trimble, 2013). Sin em-

bargo, tuvimos problemas durante el desarrollo de estas actividades y en el desarrollo del proto-

tipo final (véase sección 2 del capítulo III de este documento). Además, utilizamos la librería Java

Advanced Imaging (JAI) (ORACLE, 2006) para soportar los formatos de imagen de las texturas.

Página 40


1.3 Desarrollo de las Recomendaciones a la Empresa

1.3.1 Elaboración del Documento de Pruebas

Se elaboró un documento de pruebas, en el cual, se propuso realizar pruebas de calidad,

correspondientes a los escenarios de calidad propuestos en el documento de visión (Véase Anexo

Documento de Visión).

Entre estas pruebas, se realizaron evaluaciones de métricas de usabilidad para aplicaciones de

Realidad Aumentada (Farinazzo, Valdeviesso, Barbosa, Makihara, Nakahishi & de Paiva

Guimarães, 2012), basadas en las heurísticas de Nielsen (Nielsen, 1993); luego, se elaboró una

descripción donde clasificamos 13 métricas para que fuesen evaluadas por usuarios expertos y un

cuestionario de usuario (Véase Ilustración 10). En el documento de pruebas incluimos el

cuestionario completo de 19 preguntas (Véase Anexo Documento de Pruebas).

Nombre (opcional):________________________________________________ Edad: _____

1) ¿Usted se mantenía informado de lo que estaba sucediendo?a) Síb) No

2) ¿Tiene instrucciones de uso?a) Síb) No

3) ¿Cómo calificaría usted la claridad de las instrucciones de uso?a) Demasiado buenab) Buenac) Regulard) Malae) Demasiado mala

4) ¿Cómo calificaría usted el indicador de progreso del prototipo?a) Demasiado buenob) Buenoc) Regulard) Maloe) Demasiado malo

5) ¿Cómo calificaría usted la visibilidad de los objetos (GUI, interfaz de texto, etc.) del prototipo?a) Demasiado buenab) Buenac) Regulard) Malae) Demasiado mala

6) ¿Cómo calificaría usted el lenguaje del prototipo?a) Demasiado buenob) Buenoc) Regular

Página 41



d) Maloe) Demasiado malo

OBSERVACIONES, COMENTARIOS Y SUGERENCIAS:

Ilustración 10. Cuestionario de Usuario (Farinazzo, et al., 2012).

1.3.2 Proceso de Validación con Usuarios Expertos y Pruebas de CalidadLuego de elaborar el documento de pruebas, se realizó la validación con usuarios expertos a partir

del cuestionario de usuario elaborado previamente (Véase Anexo Documento de Pruebas). Esta

validación se realizó entre cinco (5) personas expertas en los temas de arquitectura, diseño y

negocios en medios audiovisuales (Véase Ilustración 11). Los resultados de la validación y las

respuestas a este cuestionario, se encuentran en el informe de resultados (Véase Anexo Resultados

de la Evaluación de la Usabilidad).

Ilustración 11. Validación del Prototipo con Usuarios Expertos

Se realizaron pruebas de calidad a partir de los escenarios de calidad y algunos requerimientos no

funcionales (Véase Anexo Documento de Resultados de Pruebas de Calidad).

Página 42


2. Limitaciones y Problemas Encontrados Durante el Desarrollo

Durante el desarrollo del trabajo de grado, se presentaron diferentes problemas que causaron

bastante pérdida de tiempo y retraso en las actividades, así como también, nos vimos obligados a

justificar las limitaciones, suposiciones y restricciones durante el proyecto y en los resultados. A

continuación, explicamos los problemas y las soluciones o medidas que tuvimos que tomar al

respecto por cada fase del proyecto durante los dos periodos semestrales de 2012:

Tanto la instalación de la cámara web (VGA) como de la versión “Cero” del prototipo

utilizando NyARtoolKit, no pudimos realizarlas en Windows 7 durante el primer semestre

de 2012; tuvimos que realizar las instalaciones en un computador con sistema operativo

Windows XP (Service Pack 2), pero incluso tuvimos problemas usando máquinas virtuales

en Windows 7. El siguiente semestre, se descubrió que este problema se debía al conflicto

que se presenta en las cámaras integradas de algunos computadores, por lo cual tuvimos que

utilizar un programa gestor de dispositivos, como YouCam (CyberLink, 2013). para que

funcionara la cámara en una máquina real con Windows 7.

Se perdió tiempo por motivos de fuerza mayor, imprevistos en el estudio o el trabajo y

calamidades domésticas que nos obligaron a postergar algunas actividades, incluso algunas

reuniones de trabajo con el Director de Trabajo de Grado.

Tuvimos algunos problemas en decidirnos al inicio del proyecto, cuál herramienta de

desarrollo y cuál lenguaje de programación utilizar, finalmente elegimos la opción del

lenguaje Java (ORACLE, 2013) en NetBeans (ORACLE, 2012), debido al conocimiento que

se tiene, ya que la universidad utiliza este lenguaje.

Se presentaron problemas con la resolución de la cámara, y con los modelos diseñados para

cargar en el prototipo. Nos ocurrió una experiencia interesante con el modelo de prueba que

intentamos cargar y no fue posible porque consumió los recursos del equipo de cómputo.

Decidimos ajustar la cámara para una resolución de 320x240 pixeles, y diseñar algunos

modelos más pequeños con menos polígonos para realizar las pruebas (Véase Ilustración

12).

Las últimas semanas tuvimos inconvenientes para reunirnos con un grupo focal de expertos,

por lo que nos vimos en la necesidad de realizar los cuestionarios de forma individual.

Página 43



También se observó que la iluminación fue un factor que afecto la detección de los

marcadores con respecto a la cámara.

Ilustración 12. Modelo de Prueba

Página 44


IV - RESULTADOS Y REFLEXIÓN SOBRE LOS MISMOS

Durante el proceso de diseño de software, presentamos los diagramas generados por este proceso

(véase Ilustraciones 13 y 14):

Ilustración 13. Diagrama de Paquetes de JNyARchiTech®.

Página 45



Ilustración 14. Diagrama de Despliegue de JNyARchiTech®.

El proceso de desarrollo dio como resultado un prototipo funcional que soporta exclusivamente

cuatro marcadores de Realidad Aumentada y cada uno muestra un modelo diferente (Véase

Ilustración 18, 20, y 22) con las funcionalidades mínimas descritas en el documento de casos de uso

y en la lista de requerimientos (Véase Anexos Documento de Casos de Uso y Lista de

Requerimientos de JNyARchiTech ® ).

A continuación se describen los resultados de las pruebas de calidad por cada marcador

representado en un modelo diferente los cuales muestran el uso de Recursos de Computo, la

Velocidad de Funcionamiento y los Errores de Precisión (Véase Anexo Documento de Resultados

de Pruebas de Calidad e Ilustraciones 15, 16, 17, 19, 20, 23, 24 y 25).

Página 46


Ilustración 15. Uso de Recursos de Cómputo para todos los Modelos, imágenes en Pantalla del

Prototipo JNyARchiTech®

Página 47



Ilustración 16. Uso de Recursos de Cómputo por cada Marcador

NUNBER 3D JAVERIANA HIRO KANJI1.13

1.14

1.15

1.16

1.17

1.18

1.19

1.2

TAMAÑO USO RAM (GigaBytes)

TAMAÑO USO RAM (GigaBytes)

Ilustración 17. Tamaño de Uso de Memoria RAM por cada Marcador

Ilustración 18. Imágenes en Pantalla del Prototipo JNyARchiTech®,Primer Nivel

Página 48


Ilustración 19. Uso de Recursos, imágenes en Pantalla del Prototipo JNyARchiTech®,Primer Nivel

Página 49



Ilustración 20. Imágenes en Pantalla del Prototipo JNyARchiTech®, Segundo Nivel

Ilustración 21. Uso de Recursos, imágenes en Pantalla del Prototipo JNyARchiTech®,Segundo Nivel

Página 50


Ilustración 22. Imágenes en Pantalla del Prototipo JNyARchiTech®,

Casa Modelo

Ilustración 23. Uso de Recursos, imágenes en Pantalla del Prototipo JNyARchiTech®,Casa Modelo

Página 51



Ilustración 24. Velocidad de Funcionamiento por Marcador en Cuadros por Segundo (FPS).

Ilustración 25. Error de Precisión por Marcador.

JNyARchiTech® se encuentra disponible para descargar con licencia de uso en el enlace: http://

sourceforge.net/p/jnyarchitech/wiki/Home/

Página 52


Según el proceso de validación del prototipo final JNyARchiTech® (Véase Sección 1.3.2 del

Capítulo III del Presente Documento), obtuvimos respuesta a cinco cuestionarios por diferentes

usuarios expertos, todos adultos de diferentes edades, involucrados en las áreas de arquitectura,

diseño y negocios en medios audiovisuales, incluyendo el gerente de la Empresa Nunber 3D

Factory. A continuación mostramos los resultados correspondientes a (3) tres métricas de usabilidad

(Véase Ilustración 26):

Ilustración 26. Resultado de Métricas de Usabilidad.

Cabe mencionar los siguientes comentarios que nos hicieron los expertos sobre algunas de las

métricas:

El usuario logra utilizar intuitivamente el prototipo después de leer las instrucciones del

manual de usuario. Además, nos recomendó mejorar las luces de los modelos para que

Página 53



fueran más realistas y corregir la posición de los modelos como si fueran maquetas reales y

sugirió utilizar un dispositivo HMD para generar mayor inmersión.

El prototipo tiene muy buenas posibilidades de ayuda para desarrollar y entender los

diferentes aspectos que comprenden este tipo de información y proyectos de diseño

arquitectónico.

El manual de usuario es claro y conciso a la hora de identificar los pasos y resolver las

dudas que se presenten en cualquier momento de la ejecución del prototipo. Además,

mencionó que existe una coherencia entre el movimiento de los marcadores y los modelos,

al ser captados por la cámara.

Nota: Para saber más detalles sobre los cuestionarios diligenciados por los expertos, (Véase

Anexo de Cuestionarios de Usuarios).

Página 54


V – CONCLUSIONES, RECOMENDACIONES Y TRABAJOS FUTUROS

1. Conclusiones

De acuerdo con los objetivos específicos propuestos en el proyecto, podemos decir que tanto estos

objetivos como el objetivo general, los hemos cumplido satisfactoriamente, ya que realizamos la

entrega de los productos, especialmente, el prototipo funcional, que sirvió para dar recomendacio-

nes a la Empresa Nunber 3D Factory en su utilización para una posible y nueva línea de negocio,

teniendo en cuenta que no se realizó el Plan de Negocio. Sin embargo, a pesar de los problemas

presentados durante el desarrollo, y teniendo en cuenta las evaluaciones realizadas por los usuarios

expertos y las pruebas de calidad, concluimos que:

Es posible implementar nuevas funcionalidades y mejorar las que se encuentran

implementadas parcial o totalmente en el prototipo, siguiendo las sugerencias de los

usuarios finales o de expertos en métricas de usabilidad.

Sugerimos realizar una reunión presencial con un grupo focal de varios arquitectos o

expertos en diseño y medios audiovisuales como stakeholders o relacionados directamente

con la Empresa Nunber3D (mínimo 4 personas, máximo 20) para que realicen una

evaluación más detallada y completa del prototipo con el fin de darle mayor valor, ya que

los cuestionarios los realizamos solamente con 5 usuarios que no estuvieron

simultáneamente reunidos en el mismo lugar y realizando la evaluación individualmente.

La métrica de usabilidad con mayor grado de severidad (Nielsen, 1993) corresponde al

tiempo de reconocimiento de un objeto virtual o tiempo de respuesta. Sin embargo, esta

métrica no corresponde a los requerimientos mínimos funcionales del prototipo.

Las métricas de usabilidad con mayor aceptación correspondieron a la documentación de

las instrucciones de uso desde el manual de usuario, la posibilidad de usar comandos

universales en la interacción, la coherencia entre los objetos virtuales y los marcadores, la

comprensión del propósito del prototipo y el posicionamiento de dos o más objetos

virtuales en la escena utilizando varios marcadores de Realidad Aumentada.

Página 55



Después de realizar varias pruebas de calidad con diferentes referencias de papel como:

Papel fotográfico, opalina y cartulina tamaño carta nos dimos cuenta que el papel cuando es

liso refleja la luz y el brillo de la luz hace que el algoritmo de detención del marcador falle,

la conclusión es que el sistema necesita utilizar marcadores en papel mate y no brillante;

finalmente se decidió trabajar con la cartulina.

Se observó que la iluminación si afecta en el momento de realizar las pruebas de calidad y

también afecta el rendimiento del sistema, dependiendo de las características del hardware

utilizado.

Una de las conclusiones al medir el Error de Precisión que la cámara tiene al detectar los

marcadores muestra que la medida con un nivel de iluminación de 35 lux (bombillo de 36

Voltios con balastro) este es mucho más alto comparando la medición digital y la medición

análoga en este caso; mientras que en la medida con 50Lux (luz Natural), el margen de

error es mucho más bajo que en el caso anterior.

Según las mediciones realizadas con respecto a la velocidad de funcionamiento del

prototipo en términos de cuadros por segundo: FPS (Frames per Second) se pudo observar

que estas mediciones superan los 10 FPS y no sobrepasan los 30 FPS.

La introducción de este nuevo producto en la nueva línea de negocio de la Empresa Nunber

3D Factory, implica un gran impacto en el sector de la construcción.

Realizando cambios y mejoras a este prototipo funcional, concluimos que sería muy útil ya

que así puede generar comodidad, innovación, calidad y eficiencia.

2. Recomendaciones

Las recomendaciones que se hacen para que otros estudiantes interesados en desarrollar trabajos de

grado y proyectos de aplicación práctica en el área de computación gráfica, principalmente

aplicaciones que utilizan Realidad Aumentada, tengan éxito y cumplan sus objetivos, son las

siguientes:

Instalar las herramientas de software y hardware antes de iniciar el proyecto, para no tener

problemas en el futuro con los requerimientos no funcionales.

Página 56


Elaborar pruebas de concepto de la aplicación o el producto de software que piensen

implementar con suficiente tiempo de anticipación. Esto ayuda a entender mejor el

problema a resolver.

Evitar retrasos en el cronograma e imprevistos innecesarios, ya que consumen bastante

tiempo el cual puede ser útil para cumplir con las actividades propuestas, incluyendo las

reuniones con el director de proyecto.

Realizar la investigación del marco teórico y el estado del arte desde la propuesta, antes de

iniciar el proyecto, para entender mejor el contexto.

Utilizar herramientas libres para ahorrar tiempos y costos en desarrollo de software.

Tener precaución con la mantenibilidad del prototipo, especialmente con los cambios futu-

ros que afecten sus funcionalidades; ya que esto puede impactar al proceso de negocio de

visualización arquitectónica en la Empresa Nunber 3D Factory.

Se necesitan equipos de cómputo con mayores capacidades de recursos y por lo tanto una

inversión futura a mediano y largo plazo en este aspecto.

La capacitación del personal de la Empresa Nunber 3D Factory, será fundamental para el

éxito de la nueva línea de negocio y se recomienda elaborar un de Plan de Negocio para

poner en marcha esta línea.

Recomendamos a los Estudiantes del Departamento de Ingeniería de Sistemas y a la Facultad de

Ingeniería de la Pontificia Universidad Javeriana, promover la participación de otros estudiantes en

eventos académicos, como por ejemplo, el Congreso Latinoamericano en Informática, y el

Congreso Colombiano de Computación, ya que pueden encontrar información valiosa y actualizada

que complemente sus labores académicas y profesionales.

3. Trabajos Futuros

Como posibles trabajos a futuro, observamos que las aplicaciones de Realidad Aumentada no

solamente tienen un potencial para el sector académico, sino también para el sector comercial y

todos sus subsectores.

Algunos estudiantes de la Carrera de Ingeniería de Sistemas podrían desarrollar mejoras al prototipo

JNyARchiTech®, agregando nuevas funcionalidades y características, como por ejemplo: sombras,

Página 57



luces, animación 3D, mapeo de texturas en distintos formatos, interacción con sensores de

movimiento y dispositivos de última generación (Kinect, Wii U, Project Glasses, etc.), aplicaciones

móviles (Android, iOS, Windows Phone, etc.), interfaces tangibles (Touch Screen), captura

automática y procesamiento de imágenes, renderización y edición de modelos, e incluso poder

explorar oportunidades en computación de alto desempeño.

Quien esté interesado en la gestión de procesos y proyectos, podría desarrollar un trabajo similar al

realizado por Daniel Silva (Silva, 2009), pero enfocado a proyectos de desarrollo de aplicaciones

de Realidad Aumentada.

También es posible desarrollar trabajos interdisciplinares con estudiantes de las otras Carreras de

Ingeniería, Arquitectura, Diseño Industrial, Comunicación Social y Audiovisual, Artes Visuales,

Administración de Empresas, Medicina e incluso Pedagogía, al interior de la Universidad, con el fin

de buscar nuevos horizontes.

Página 58


VI - REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA

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VII - ANEXOS

Anexo 1. Glosario

Anexo 2. Post-Mortem

Anexo 3. Documento de casos de uso

Anexo 4. Documento de visión

Anexo 5. Documento SRS

Anexo 6. Lista de requerimientos JNyARchiTech

Anexo 7. Matriz de trazabilidad

Anexo 8. Documento SAD

Anexo 9. Documento de pruebas

Anexo 10. Cuestionarios de usuarios

Anexo 11. Prototipo JNyARchiTech®

Anexo 12. Diagramas

Anexo 13. Marcadores de Realidad Aumentada

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Anexo 14. Resultado de Pruebas de Calidad

Anexo 15. Resultado de la Evaluación de la Usabilidad

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Propuesta para Trabajo de Grado -...

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