Reunión de Primavera 2002

Texas A&M University, College of Architecture
Langford Architecture Center
College Station, Texas 77843-3137, USA

Dentro de la Facultad de Arquitectura de la Universidad de Texas A&M, hemos implementado una secuencia de talleres virtuales de diseño que combina los objetivos convencionales de un taller de diseño con otros adicionales, descritos como sigue:

-Ofrecer una oportunidad de aprendizaje de la tecnología de CAD en el área de diseño.

-Ofrecer una oportunidad de aprendizaje en la interpretación de un contexto internacional en diseño.

-Ofrecer oportunidades para construir vínculos entre estudiantes y arquitectos practicantes separados geográficamente.

Al mismo tiempo, los talleres virtuales de diseño han ofrecido valiosas oportunidades para la investigación en el uso y el desarrollo de las tecnologías que pueden apoyar actividades de diseño colaborativo a nivel internacional. Nuestro análisis en el comportamiento de estudiantes ha producido un numero de conclusiones que han sido reportados y publicados, en el interin en éste y en otros foros académicos similares (Holland 1998a, Vásquez 1998c).

El Taller Virtual de Diseño Tex-Mex fue inicialmente implementado durante el otoño de 1996 y fue ofrecido sin interrupción hasta el otoño de 1998. Cada semestre de otoño, un grupo de estudiantes americanos en College Station, Texas, y un grupo de estudiantes mejicanos en la Ciudad de Méjico trabajaron juntos en el diseño de un proyecto en Méjico. Los estudiantes americanos fueron incentivados a aprender acerca de la industria de diseño y construcción en Méjico; mientrás que los estudiantes mejicanos fueron incentivados a presentar y defender sus proyectos en inglés. Como una alternativa a este esquema, durante el semestre de primavera, cuando el calendario de actividades de ambos grupos de estudiantes no coincidía, el grupo de estudiantes americanos tuvieron la oportunidad de diseñar un edificio en Méjico bajo la supervisión de 4 instructores en Méjico (Vásquez 1997a&b).

En cada caso, los estudiantes necesitaron establecer individualmente una dirección en la www, en la cual deberían desplegar en todo momento una versión actualizada de sus proyectos. Los estudiantes e instructores fueron capaces de revisar los proyectos en cualquier momento y enviar comentarios a través de mensajes de correo electrónico. Adicionalmente, y en un mínimo de 4 oportunidades durante el semestre, todos los estudiantes y profesores se reunieron para efectuar revisiones virtuales de los proyectos. Las revisiones virtuales fueron mediadas a través de la tecnología de videoconferencia comprimida sala a sala. La red física que une las dos localidades de videoconferencia es una línea dedicada T1, la cuál ofrece una velocidad de transferencia de 1.5 MB p/s. Esto significa que señales de video y audio fueron transmitidas sin una demora percibible. Las revisiones de proyectos duraron generalmente entre 4 y 6 horas.

Siguiendo la exitosa implementación del Taller Virtual de Diseño Tex-Mex, un gran número de escuelas latinoamericanas de arquitectura expresaron su interés de participar en una dinámica similar. Motivados por aquel interés, durante la primavera de 1999 el Taller Virtual de Diseño Tex-Mex se convirtió en el Taller Virtual de Diseño Las Américas; en esta oportunidad con la participación de escuelas de arquitectura en Méjico, Guatemala, Perú, y Brasil. Debido a limitaciones de ancho de banda en la red, fue posible solamente el mantener videoconferencias con 4 escuelas de arquitectura en Méjico. En el caso de las otras escuelas, estuvimos limitados a usar la tecnología de la Internet. Gran esfuerzo fue desplegado por la escuela de Guatemala en el mantenimiento de un excelente nivel de interacción. A pesar de este esfuerzo, y de la gran calidad de proyectos ejecutados por la escuela de Guatemala, el nivel de interacción entre los estudiantes americanos y mejicanos fue absolutamente superior (Vásquez 1998b). El Taller Virtual de Diseño Las Américas fue implementado una vez más durante el otoño del 2000.

Durante la primavera del 2000 estamos actualmente implementando una versión tejana de la versión original del Taller Virtual de Diseño Tex-Mex. En colaboración con la firma SHW Architects + Engineers Inc., cada estudiante del taller virtual de diseño ha sido aparejado con un diseñador de la firma que actúa como consultor en el proyecto del estudiante. SHW es una firma de más de 100 arquitectos, con sede principal en Dallas y oficinas en otras ciudades al interior y alrededor Texas. Los diseñadores de SHW pueden revisar las páginas de los estudiantes en cualquier estadío del proceso de diseño y reunirse uno a uno con los estudiantes haciendo uso de las facilidades para videoconferencias que la Universidad de Texas A&M tiene en Dallas, Houston, San Antonio, Austín, etcétera. Al momento de editar esta ponencia esta nueva implementación esta probando ser muy efectiva en construir una relación estrecha entre estudiantes y arquitectos practicantes.

En todos estos contextos los estudiantes hicieron uso de una gran variedad de interfaces de comunicación. Podemos dividir estas interfaces en tres categorías:

En esta categoría podemos incluir el uso del llamado Electronic White-Boarding y el uso de computadoras para implementar Presentaciones Electrónicas de Proyectos. En el caso del Electronic White-Boarding, la imagen que es transmitida se proyecta en un canvas electrónico que soporta las funciones básicas para la edición de imágenes grilla (Figura 1a). Los estudiantes y/o los instructores pueden interactuar en tiempo real sobre la misma área de dibujo haciendo uso del editor de imágenes grilla. Cada usuario es identificado por cursores de diferente color. En el caso de presentaciones Electrónicas de Proyectos, la imagen que es trasmitida es una ventana de computadora en la cual los estudiantes pueden desplegar imágenes de sus proyectos e interactuar con ellas haciendo uso de programas de CAD, programas de presentación, y/o navegadores de la red. En ambos casos, los usuarios (el estudiante y/o el revisor) están representados como cursores en la pantalla.

En esta categoría podemos mencionar el uso de una cámara para documentos. La cámara para documentos es una cámara de alta resolución montada encima de una mesa para desplegar documentos de tamaño pequeño (Figura 1b). En este caso los estudiantes imprimirán sus documentos CAD en un formato pequeño y los colocaran debajo del lente de la cámara. Como resultado ellos pueden trasmitir la imágenes de sus documentos (por ejemplo un plano de planta) y hablar al mismo tiempo que sus manos se mueven sobre la superficie de los gráficos. En algunos casos el estudiante sostendrá un lápiz al mismo tiempo que explicará el proyecto y continuará dibujando encima de la imagen, añadiendo de esta manera más información al diseño. La interacción entre el estudiante y el revisor no sucede sobre el mismo dibujo. En la mayoría de los casos el instructor seguirá la presentación del alumno con una copia del documento (por ejemplo, imprimir la página web del proyecto del alumno) y podrá producir una crítica dibujando encima de su propia copia.

Figura1. - a) Al usar el Electronic White-Boarding la expresión del lenguaje corporal y el movimiento de las manos es reemplazada por el cursor en la imagen que es transmitida, b) El uso de cámaras de documentos permite la transmisión de la expresión de las manos al mismo tiempo que se explica el proyecto.

En esta categoría podemos mencionar el uso del Smart-Boarding y el Video Feedback. En el caso del Smart-Boarding la imagen que es transmitida es una vista de la sala en la cual se ve al estudiante haciendo uso de un Electronic White-Board de gran formato y sensible al tacto. El estudiante trabajará con el editor de imágenes grilla o programas de presentación. El caso más común ha sido el de desplegar las páginas de los proyectos en la red, pero también es posible mostrar un documento de AutoCAD, e incluso interactuar con un usuario remoto el cuál será representado como un cursor. En el caso de Video Feedback, la imagen del estudiante presentando el proyecto con un Smart Board es proyectada en escala 1:1 en la localidad remota, donde el instructor puede acercarse a la pantalla de proyección e interactuar con la imagen que es proyectada (Figura 2). La pantalla de proyección puede ser un Electronic White-Board.

Figura 2. - Video Feedback como se experimenta en el Taller Virtual de Diseño Tex-Mex.

En los últimos 4 años, un total de 62 estudiantes y 16 instructores han sido entrevistados acerca de su experiencia en los talleres virtuales de diseño. A continuación se mencionan algunos de los resultados relacionados al uso de las interfaces de videoconferencias:

- El nivel de interacción entre los estudiantes fue substancialmente mayor cuando el protocolo de las videoconferencias fue relajado. Por ejemplo, durante los recesos e inmediatamente después de las revisiones, pequeños grupos de estudiantes permanecieron en la sala de videoconferencias para establecer un debate más privado, y tal vez más intenso, acerca de sus proyectos.

- El uso de la interface basada en el uso del cursor no se consideró atractiva. El uso del white boarding fue más fácil de aprender pero la calidad de las herramientas gráficas fueron demasiado básicas. Los estudiantes manifestaron que no importaba cuán buenas fueran sus ideas, las imágenes que las representaban dibujadas sobre el white board parecían infantiles. En el caso de usarse programas de presentación, la interacción entre los estudiantes fue mínima. El mayor comentario fue que el cursor no era lo suficientemente expresivo y que era muy difícil relacionar la voz con los movimientos del cursor.

- El uso de una interface manual fue muy popular entre los estudiantes e instructores. El alto nivel de expresividad de nuestras manos, al mismo tiempo que interactuaban con un dibujo, fue notoria. Un número de estudiantes mencionaron que durante revisiones convencionales de proyectos, ellos no veían la cara de sus instructores de cualquier forma y que ellos aprendían a conocer la actitud de los revisores a partir del lenguaje de sus manos y los trazos de sus lápices. En este caso los estudiantes carecieron de la posibilidad de interactuar en el mismo dibujo.

- El uso de la interface corporal fue muy prometedora. En una ocasión, fuimos capaces de manejar una sesión de Video Feedback en escala 1;1, en la cuál el revisor fue capaz de situarse al lado del estudiante virtual y manifestar haciendo uso de cierto lenguaje corporal, su opinión acerca del plano de planta presentado virtualmente desde la localidad remota (Figura 2). A pesar de que el revisor no fue capaz de interactuar en el mismo gráfico de diseño que el estudiante, el nivel de transparencia que fue alcanzado, fue totalmente superior que aquellos logrados en el uso de otras interfaces. Fue al momento de experimentar con el Video feedback, que la idea de la Sala Infinita fue inicialmente concebida.

La Sala Infinita ha sido concebida como una interface de telecomunicaciones que une las tecnologías de Telemática y Realidad Virtual para la generación de un entorno virtual de diseño avanzado. En términos prácticos, el objetivo de la Sala Infinita es el de apoyar de manera mejorada las actividades de diseño colaborativas entre los agentes de diseño, quienes se encuentran repartidos geográficamente.

Como resultado de nuestra investigación, podemos mencionar 4 parámetros de diseño necesarios para lograr una considerable mejora en la performance de la interface, como sigue: Flexibilidad, Expresividad, Inmersión, y No-intrusión.

Un taller virtual de diseño necesita ser percibido como una gran sala con una distribución flexible. Los estudiantes deberán ser capaces de reunirse a través de la red sin el protocolo de esperar por su turno para hablar. Idealmente, algunos alumnos pueden encontrarse en la situación de estar mostrando sus proyectos a su instructor virtual, otros estudiantes pueden estar comparando sus soluciones de diseño en pequeños grupos, e incluso otros estudiantes pueden estar sosteniendo una conversación privada. Para un taller de diseño con 12 estudiantes a cada lado de la red, la disponibilidad de 4 canales abiertos en todo momento permitirá el nivel de flexibilidad en la interacción que es típica de una sesión de trabajo en un estudio convencional.

Cuatro canales abiertos y cuatro monitores de televisión son ciertamente mejores que uno, a pesar de ello el nivel de inmersión que hemos experimentado al actuar con imágenes de nuestra contraparte en escala real se perdería. Para replicar el nivel de inmersión en un entorno de varios canales, necesitamos reemplazar los monitores de televisión de las salas convencionales de videoconferencia con proyectoras de video; las cuáles proyectarían hacia la parte posterior de las pantallas emplazadas de piso a techo. En adición, y como una inducción para el diseño, podemos imaginar los cuatro canales de proyección emplazados en un patrón ortogonal como una pantalla panorámica que puede ser usada como una unidad interactiva o como una secuencia de imágenes independientes pero a la vez sincronizadas.

En este caso se simularía un sala convencional, en la cual la tecnología se esconde detrás de las pantallas de proyección. En este caso el nivel de intromisión tecnológica será mínimo.

Para estar conforme con el concepto de espacio flexible, en el cuál la tecnología no obstruya, necesitamos pensar en la necesidad de dos habitaciones adyacentes. Una será dedicada al taller donde los estudiantes se puedan mover libremente alrededor del estudio sin necesidad de supervisión. La otra habitación será la sala para el equipo donde las cámaras, proyectoras y equipo de computadora será instalado permanentemente. Todas las esquinas dentro del taller serán redondeadas para eliminar problemas en la simulación de perspectivas extendidas virtualmente.

La interface entre las habitaciones será una pared de proyección emplazada de piso a techo, la cuál recibirá la proyección de imágenes remotas generadas por video proyectoras en la sala del equipo. Al mismo tiempo en la sala del equipo, cada panel de la pared de proyección posterior (4 en total) sostendrá una cámara de video de gran resolución calibrada para cubrir una fracción del espacio real del taller. Se entiende que en el medio de cada panel de proyección existirá una abertura circular en donde el lente de la cámara se hará calzar (Figura 3)

Las cuatro computadoras contendrán hardware basado en la tecnología CODEC que provee conectividad, inter-operacionabilidad con otros talleres de diseño con equipo similar. Un CODEC es hardware y software que COmprime y DEscomprime las señales de audio y video en un formato que puede ser fácilmente trasmitido a través de redes. Inter-operacionabilidad entre la "Sala Infinita" y otros sistemas de videoconferencias se produce utilizando el CODEC que opera bajo el estándar ITU H.320.

En vez de monitores de televisión convencionales, 4 retro-proyectoras son ubicadas detrás de 4 paneles planos de proyección posterior. Las proyectoras tienen múltiples alimentaciones de video para acomodar el video de los talleres remotos, al mismo tiempo que para acomodar cualquier fuente de video local que quiera ser desplegado.

Una gran variedad de cámaras son localizadas a lo largo del estudio (Figura 3). Primero, una cámara con lente gran angular es ubicado en el frente de la sala; ésta captura la vista de la habitación completa. Segundo, una cámara es ubicada directamente sobre una superficie de trabajo en el medio de la sala y montada dentro del falso cielo raso. Esta cámara actúa como una cámara de documentos, ésta es suficientemente grande como para capturar imágenes de modelos o de dibujos. Tercero, una pequeña cámara portátil colocada sobre un soporte flexible se utiliza para capturar imágenes dentro de los modelos. Finalmente, 4 cámaras son localizadas detrás de cada una de las pantallas de proyección; éstas proveen las vistas de cerca así como también actúan como cámaras individuales para pequeñas sesiones individuales.

Figura 3. - Plano de Planta de la Sala Infinita. A= CODECs, B= Video Proyectoras, C= Cámaras con Gran Angular, D= Cámara Principal del Taller Main, E= Cámara en el Falso Cielo Raso para Modelos Físicos & Láminas de Dibujos Ceiling, F= Cámara para Video Feedback, G= Equipo de Audio and VCR , H= Futura Cámara Principal (en el caso de usarse una Pantalla de Vidrio Electromagnetic Shuttering)

Sensores electrónicos del tipo whiteboard son conectados a cada una de las cuatro pantallas de proyección, que en conjunto asumen el rol de un whiteboard tradicional. Todo el equipo está directamente controlado por una tableta sensible al tacto que está conectada a una computadora dentro de la sala del equipo. Adicionalmente a esta tableta, cada unidad independiente tiene un control remoto y un ratón electrónico. Estas herramientas constituyen una forma de control individual al momento de que cada unidad sea operada para actuar al estilo de reuniones individuales.

Para los propósitos de la "Sala Infinita", la conexión mínima requerida es una línea T1. Una línea T1 provee 1.54 MB p/s de ancho de banda el cuál será dividido en cuatro canales de videoconferencia de 384 KB p/s. El aparato electrónico que se encarga de la división del ancho de banda se llama "multiplexer". En el caso de que el taller de diseño en College Station tuviera la necesidad de trabajar con varios talleres simultáneamente, la línea ISDN PRI (1.54 MB p/s) sería utilizada en vez de la T1. Esto ofrecería al taller la funcionalidad de poder desconectarse de la transmisión con un taller para conectarse con otro.

Si hubiera la necesidad de mayor ancho de banda, la conexión podría fácilmente ser mejorada al usarse ya sean múltiples líneas de T1 o de ISDN PRII', una sola línea DS3 (45MB p/s), o una sola línea telefónica OC3 (155 MB p/s). A pesar de las diferentes alternativas posibles, la solución que se prefiere es la de una sola línea, eliminando así los problemas de sincronización entre los 4 CODEC.

- No está restringida a una disposición funcional fija. Los estudiantes pueden modificar la disposición de la sala con la misma flexibilidad que se tiene en los talleres convencionales.

- No está restringida a sólo una dinámica de interacción. Los estudiantes e instructores pueden participar en diferentes dinámicas de comunicación simultáneamente: una sola reunión, varias reuniones de pequeños grupos, y reuniones del tipo privado/individual. Existirá un mínimo de 4 canales de comunicación.

- Actividades de diseño colaborativas pueden ser apoyadas por cualquier medio que los estudiantes e instructores escojan utilizar: voz, lenguaje corporal, imágenes digitales, modelos físicos, modelos digitales.

- Permite la comunicación bilateral haciendo uso de la misma media de diseño. Esta situación difiere de la práctica corriente en cuanto que la clase local ve al instructor dibujar sobre el whiteboard electrónico, pero los estudiantes de la localidad remota solamente pueden ver un cursor generando el dibujo particular.

- Permite el despliegue de lenguaje corporal en interacción con el material gráfico.

- Provee de una interface principal que simula la existencia de un sala adyacente donde el taller virtual reside. Para lograr esto es de importancia fundamental que las imágenes del taller virtual sean proyectadas en una escala de 1:1 y la pantalla de retro-proyección cubra una pared completa.

- En un futuro será posible reemplazar la pantalla de retro-proyección con una pared de vidrio Electromagnetic Shuttering (de por lo menos 60 ciclos por segundo). Esta permitirá la proyección y captura de imágenes simultáneamente (a razón de 30 imágenes por segundo cada una) desde la sala del equipo. Se conseguirá mejorar el efecto de perspectivas coincidentes, mejorar el contacto visual entre los interlocutores, y se removerá la necesidad de pequeñas aberturas en la superficie de proyección (puntos ciegos).

- Toda la tecnología se esconde en la sala del equipo. Sólo algunas aberturas en las paredes y falsos cielos rasos darían un indicio sobre la existencia de las cámaras.

- Usuarios no requieren ningún equipo especial. En algunas instancias, los estudiantes e instructores podrán usar micrófonos in-alámbricos para mejorar la performance del audio. En el futuro podrá ser posible añadir el uso de lentes shuttering para permitir la percepción estereoscópica de de imágenes proyectadas.

En términos de flexibilidad, todo el equipo sugerido dentro del diseño de la Sala Infinita se consigue en el mercado. La mayor ventaja de seleccionar equipo que se puede conseguir es que la sala podría opera con los estándares actuales de comunicación (ITU H.320, ITU H.323, and ITU T.120). Al utilizar los estándares actuales, el taller puede comunicarse con el equipo existente utilizado por las comunidades académicas, comercio y público en general. El costo del equipo para este tipo de sala es de $300,000.

Al momento de editar este documento, los autores están iniciando pruebas usando vidrio semi-espejo, como una alternativa de bajo costo para probar el nivel de inmersión que la interface puede ofrecer. Así como en la tecnología utilizada para leer noticias en la televisión, la cámara de video se localiza detrás del vidrio para facilitar el contacto visual con la cámara y la imagen de la localidad remota es reflejada, no proyectada, en la cara frontal del vidrio semi-espejo. La desventaja de esta alternativa es que la pared de vidrio necesita estar inclinada hacia adelante, impidiendo que los individuos se puedan acercar muy cerca a la pared de vidrio. Pruebas posteriores se concentraran en el desarrollo de una cámara/proyectora que trabaje a través de una pequeña pantalla de vidrio shuttering, la cuál a pesar de su tamaño permita la proyección a cuerpo completo en escala 1:1.

N. Holland and G. Vasquez de Velasco 1998a, The Internationalization of Undergraduate Programs: A Model Program Using Reciprocal Distance Education, Traditional Study Abroad Programs and International Internships, Conference of the American Society of Engineering Educators "Frontiers in Education" FIE 98, ISBN 0-7803-4762-5, (Arizona, 1998) 595-599

G. Vasquez de Velasco and N. Holland 1998b, International Virtual Design Studios and Reciprocal Distance Education, Third International Conference of the Ibero-american Association for Computer Graphics, Sigradi 1998, ISBN 987-97190-0-X, (Argentina, 1998) 399-405

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G. Vasquez de Velasco and Javier Jiménez 1997a, Compressed Video Technology in International Architectural Reviews: An instructional application, ED-MEDIA/ED-TELECOM 97, World Conference on Educational Telecommunications, ISBN 1-880094-26-6, (Canada, 1997) Vol-II 1040-1045

G. Vasquez de Velasco and Javier Jiménez 1997b, The Tex-Mex Virtual Design Studio, Sixth International Conference on the Application of Computer Networks in Architecture, ISBN 2-909285-07-3, EuropIA Productions, (United Kingdom, 1997) 167-180