Immersive virtual realityconstitutes a powerful tool for thevivid exploration of virtual spaces.The feeling of presence producedin the user by the action of seeingthe digital space just pointing theview in any direction is greatlyenhanced when adding thecapability of walking physicallyduring the experience. This paperdescribes aspects related with theexperimentation of this hybridspace, real and virtual at the sametime, that was implemented by theauthors in an immersive virtualreality museum installation calledThe Empty Museum.

Keywords: Virtual Reality.Immersion. Hybrid Space

La realidad virtual inmersivaconstituye una herramientapoderosa para la exploracin vvidadel espacio virtual. La sensacin depresencia que provoca en elusuario la capacidad de observar elentorno digital dirigiendo su miradaen cualquier direccin se vepotenciada grandemente si se leaade la posibilidad real decaminar fsicamente por l. En esteartculo se describen aspectosrelacionados con laexperimentacin de este espaciohbrido entre los dos mundos,implementado por los autores en lainstalacin musestica de realidadvirtual inmersiva y transitabledenominada El Museo Vaco.

Palabras clave: Realidad Virtual.Inmersin. Espacio Hbrido

LA PERCEPCIN DEL ESPACIO EN LAVISUALIZACIN DE ARQUITECTURA MEDIANTE

REALIDAD VIRTUAL INMERSIVA

SPACE PERCEPTION IN ARCHITECTURALVISUALIZATION THROUGH

IMMERSIVE VIRTUAL REALITY

Luis Hernndez, Javier Taibo, Antonio Seoane, Alberto Jaspe

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Percepcin del espacio y entornos de realidad virtual

La forma en que los humanos per-cibimos el espacio que nos rodea tie-ne mltiples facetas enraizadas en lapsicologa de la percepcin. La com-prensin del entorno involucra facto-res que van desde la fisiologa de la vi-sin hasta cuestiones de tipo social ycultural. Inicialmente podra definirseeste proceso como aquel que haceconsciente a la persona de la posicinrelativa de su propio cuerpo respectoa las cosas que lo rodean y sus relacio-nes respecto a estas en trminos de dis-tancias, tamaos y orientacin, todoello necesario para permitir el despla-zamiento del sujeto en su entorno(Fieandt et al., 2007).

Las principales seales que utiliza elindividuo para llevar a cabo este pro-ceso son las relativas a la medida de ladistancia y la profundidad. Estas sea-les provienen tanto de estmulos sen-soriales como la visin o el odo comode su procesamiento mental, de tipogestltico, que hace que por ejemplo,dos objetos idnticos, situados a dife-rente distancia se entiendan como igua-les a pesar de tener tamaos diferen-tes en la imagen visual.

Aunque en una primera aproxima-cin pudiera pensarse que los estmu-los necesarios para la percepcin delespacio provienen exclusivamente dela visin, un anlisis ms detallado im-plica que existen otras seales quecomplementan poderosamente los es-tmulos visuales. Estas seales provie-nen de los sentidos cinestsico, encar-gado de la sensacin de movimiento;vestibular, responsable del equilibrio;auditivo y en general de cualquier fuen-te de estmulo que propicie la sensa-cin del propio cuerpo respecto al en-torno. Las caractersticas del propio

cuerpo en trminos mtricos tales co-mo el tamao, la altura de visin, lavelocidad al caminar, etc. se constitu-yen como marco de referencia y pa-trn de medida para la apreciacin dedistancias, posiciones de objetos, etc.,tanto bajo un punto de vista cuantita-tivo de obtencin de medidas reales,como cualitativo en su consideracinsubjetiva: cerca, lejos, grande, peque-o. Este marco de referencia cambiacon la edad y evolucin personal delindividuo, de manera que un mismoespacio, que poda parecer muy gran-de en la niez, se aprecie sorprenden-temente pequeo cuando se vuelve alcabo de los aos, o una habitacin quepudiera parecer espaciosa en la juven-tud se antoja pequea tras acostum-brase a vivir en una mucho mayor.

Las dos pistas principales para lacomprensin del espacio son en cual-quier caso la percepcin de la distan-cia y la profundidad. La adquisicinde estos datos, se realiza como se hadicho mediante varios sentidos, a tra-vs de los cuales se obtienen a un ni-vel perceptivo diferentes medidas queson cruzadas y relacionadas hasta ex-traer la informacin relevante. Algu-nas de estas medidas derivan directa-mente del funcionamiento del ojo, talescomo el enfoque (acomodacin) o laconvergencia ocular, (modificacin delngulo formado por la direcciones devisin de cada ojo segn el objeto es-t prximo o lejano)(Ogle, 1950). Otrade las medidas a obtener, posiblemen-te la ms influyente, es la paralaje, quepuede obtenerse con el sujeto esttico,gracias a la visin binocular, resulta-do del proceso cognitivo de compara-cin de las dos imgenes diferentes quellegan al cerebro procedentes de cadaojo. La visin binocular es especial-mente til para la percepcin de dis-tancias en el entorno ms prximo al

Space perception and virtualreality environmentsThe way we humans perceive the space thatsurrounds us has many aspects rooted in thepsychology of the perception. The understandingof the environment involves factors ranging fromvision physiology to cultural and social aspects.We could define this process as that whichmakes a person conscious of the relativeposition of his or her own body regardingsurrounding objects and the relations to them interms of distance, size and orientation,necessary to allow him to move in hisenvironment (Fieandt et al., 2007).In order to perform this process, the individualmainly uses signals related to the measurement ofdistance and depth. These signals come from bothsensory stimuli, such as vision or hearing, as wellas from their gestalt mental processing that, forexample, makes two identical objects located atdifferent distances be understood as identical inspite of having different sizes in the visual field.Although at first glance one might think that thenecessary stimuli for the perception of space areobtained exclusively through vision, a moredetailed analysis implies that there are othersignals that strongly complement the visualstimuli. These signals come from the kinestheticsense, responsible for the sensation ofmovement, vestibular sense, responsible forbalance, hearing, and, in general, from anysource of stimulus that helps us sense our ownbody in relation to the environment. Thecharacteristics of our body in metric terms, suchas size, eye height, walking speed, etc.constitute the frame of reference and standardfor the assessment of distances, position ofobjects, etc., both under a quantitative point ofview for obtaining real measures, and aqualitative point of view for subjectiveconsiderations: near, far, big, small. This frameof reference changes with age and theindividuals personal evolution, so that the samespace, that had seemed very large in childhood,might appear surprisingly small when returnedto after many years, or a room that hadpreviously seemed spacious in youth mightappear to be a lot smaller after getting used toliving in a much larger one.In any case, the two main clues forunderstanding space are the perception of

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l, envuelto, inmerso. Existen variasmaneras de aproximar esta sensacin:por un lado se encuentran los sistemasbasados en cubrir todo el campo visualdel usuario para una posicin corpo-ral dada como sucede en los sistemasde proyeccin en pantallas cilndricascomo los Reality Center, esfricas,como las bvedas eLumens, o en lossistemas CAVE reforzando en casosla sensacin de espacialidad con el usode proyeccin estereoscpica. La se-gunda va para obtener la inmersin esdotar al usuario de un casco de reali-dad virtual (Head Mounted Displayo HMD) que muestra la visin del mo-delo delante de los ojos del usuario enfuncin de la orientacin de la cabezaliberando al espectador de la limitacinde mirar slo en la direccin de la pan-talla o pantallas de proyeccin.

Sin embargo, para la adecuada per-cepcin del espacio virtual, al igual quesucede con el real, uno de los aspectosms importantes es el que tiene que vercon la reproduccin de la paralaje. Co-mo se ha dicho, la paralaje puede serpercibida estticamente, a travs de lavisin binocular, aunque su efecto poresta va se reduce drsticamente con ladistancia de los objetos observados co-mo sucede en los espacios arquitect-nicos amplios y los entornos exterio-res; la otra fuente de paralaje, demayor influencia en estos casos pro-viene del movimiento del usuario.

Los primeros experimentos en estostemas fueron realizados por Henry yFurness (Henry and Furness, 1993),que analizaron y compararon la rela-cin entre la manera en que la gentepercibe los espacios reales y virtua-les. Veinticuatro arquitectos explora-ron una galera de un museo real o unmodelo generado por computador entiempo real, con diferentes niveles deinmersin (un monitor, un HMD fijo

individuo, siendo su efecto cada vezms sutil y menos potente a medidaque se evalan distancias mayores, encuyo caso adquiere ms importanciala apreciacin de la paralaje gracias almovimiento, mediante la comparacinde distintas imgenes del objeto en eltiempo, especialmente si el sujeto esconsciente del desplazamiento realiza-do, lo cual sucede en mayor grado siese movimiento ha sido llevado a ca-bo por sus propios medios, utilizandodatos familiares y bien asentados en laconsciencia del individuo, como la dis-tancia avanzada en cada paso, que siel desplazamiento se produce por me-dios externos, como en un vehculo.

La paralaje por movimiento es es-pecialmente til para juzgar las distan-cias cuando se utiliza un nico ojo (vi-sin monocular) o cuando sobreambos ojos se expone la misma ima-gen (como en los dispositivos de rea-lidad virtual monoscpicos).

Existen otros factores que influyenen la percepcin de las distancias, co-mo la variacin en el tono de los colo-res con la lejana, la presencia de lne-as paralelas convergentes que refuercenla perspectiva, o el tono azulado conque los objetos muy alejados se ventintados por causa de la atmsfera. Es-te efecto tambin produce una reduc-cin en el contraste, la saturacin y lanitidez de los contornos de los objetoslejanos, lo cual supone un refuerzo dela percepcin de la distancia.

En el mbito de los grficos por com-putador, la percepcin del espacio re-quiere la introduccin del concepto deinmersin que proporciona la realidadvirtual. Aunque es posible describir elespacio a travs de la simulacin de re-corridos en los modelos virtuales en lapantalla de un computador, la sensa-cin de presencia en el espacio requie-re que el espectador se sienta dentro de

distance and depth. As previously stated, thisdata is acquired through various sensorialchannels that, at a perceptive level, renderdifferent measures that are cross-linked toextract relevant information. Some of thesemeasures derive directly from the eye, such asfocus (accommodation) or ocular convergence(modification in the angle between the lines ofsight of both eyes as the object gets nearer orfarther) (Ogle, 1950). Parallax is another measureto consider, possibly the most influential, which,thanks to binocular vision, may be obtainedwhile static, resulting from the cognitive processof comparing the two different images thatreach the brain from each eye. Binocular visionis particularly useful for the perception ofdistances in the environment closest to theindividual, its effect being increasingly subtleand less intense as they are evaluated overlonger distances, in which case the assessmentof parallax through movement becomes moreimportant, by comparing different images of theobject in time, especially if the subject is awareof the motion, which happens to a greater extentif the movement has been carried out by thepersons own means, using data that is familiarand well settled in the individualsconsciousness, as is the distance advanced inevery step taken, more than if the movement iscaused by external means, such as whentravelling by vehicle.Motion parallax is especially helpful for judgingdistances when using a single eye (monocularvision) or when the same image is exposed toboth eyes (as in monoscopic virtual realitydevices).There are other factors that influence theperception of distance, such as the change in theshade of the colors with the distance, thepresence of parallel lines converging to enhancethe perspective, or the bluish shade that colorsvery distant objects due to atmosphere. Thiseffect also causes a reduction in the contrast,saturation and sharpness of the outlines ofdistant objects, which reinforces our perceptionof the distance.In the field of computer graphics, perception ofspace requires introducing the concept ofimmersion provided by virtual reality. Although itis possible to describe space by way ofsimulated movement around virtual models on acomputer screen, the sense of presence in spacerequires the viewer to feel inside it, surrounded,

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255y un HMD con seguimiento de suorientacin). Se les pidi que realiza-sen tareas de mtrica espacial, orien-tacin y otras evaluaciones. Los resul-tados ms significativos indicaron quelos arquitectos subestimaban sistem-ticamente las dimensiones de la gale-ra en las tres simulaciones por com-putador, siendo mayores las diferenciasen las condiciones ms inmersivas. Ex-perimentos posteriores realizados porLoomis et al. confirmaron que la dis-tancia se subestima sistemticamenteen entornos de realidad virtual usandoun HMD en condiciones estticas (Lo-omis and Knapp, 2003). Thompson etal. Determinaron que la calidad del ren-der, an en entornos fotorrealistas, nomejora esa percepcin (Thompson etal., 2004). La falta de paralaje por mo-vimiento fue resaltada por esos auto-res como un factor crtico para la co-rrecta evaluacin de la distancia.

As pues, la sensacin de inmersiny la vividez del espacio virtual puede serreforzada si se permite al usuario des-plazarse por el modelo. La mayor par-te de los sistemas de simulacin permi-ten dicho desplazamiento dotando alusuario de un modo de control de suposicin, tal como un mando que al seractivado inicia el movimiento en unadireccin dada. Aunque de esta formaes posible recorrer virtualmente un en-torno, no resulta una forma natural demoverse para el espectador, que debehacer uso de metforas mentales paraasumir este desplazamiento parecido almovimiento en un vehculo o a una for-ma externa de propulsin, dada la au-sencia de sensaciones cinestsicas aso-ciadas al movimiento a las que estacostumbrado. En otras palabras, elusuario en estos sistemas es movido, enlugar de moverse l mismo.

La accin de la exploracin del es-pacio requiere un ritmo personal de mo-

vimiento muy distinto al del viaje en unvehculo. En la exploracin de una ca-tedral o un museo, el espectador llevaa cabo un ritmo de pausas, cambios develocidad, aceleraciones, cambios de di-reccin, posicin y orientacin de la mi-rada, movimientos laterales o haciaatrs extremadamente difciles de emu-lar gilmente con un dispositivo tal co-mo un joystick, especialmente si el mo-vimiento artificial se reduce a dosmodos: parado y movimiento adelanteo atrs a velocidad o aceleracin cons-tante, generalmente con un trnsitobrusco entre ambos estados como su-cede en la mayora de los sistemas. Rea-lizar tareas muy sencillas como mirarhacia un punto, alinearse con una tra-yectoria recta o girar en una curva de-terminada se convierte en una opera-cin nada trivial en estas condiciones(Loomis, 2002).

La mejor forma de reproducir elmovimiento natural del usuario es de-jar que ste lo efecte de manera real,sintiendo todas las sensaciones cines-tsicas asociadas. Para ello es necesa-rio dotarle de un sistema de realidadvirtual que pueda llevar consigo. Du-rante los ltimos aos varios de estossistemas han sido desarrollados (H-llerer et al., 1999, Stricker et al.,2001), algunos de ellos estn disea-dos para su uso en exteriores median-te la captura de la posicin del usua-rio por GPS, que aunque poco preciso,puede resultar suficiente para grandesespacios tales como entornos urbanos.Tambin existen sistemas experimen-tales transitables de realidad virtualdiseados para su uso en interior, re-quiriendo una mucha mayor precisinen la ubicacin del usuario y con la li-mitacin de que el rea en la que el es-pectador puede caminar se ve reduci-da a la zona de seguimiento de lahabitacin en que se halla. Este pro-

immersed. There are several ways toapproximate this feeling: on one side there aresystems based on covering the users entire fieldof vision for a given body position, as is the caseof cylindrical screen-projection systems such asReality Center, spherical ones, like eLumensVisionDome, or in CAVE systems whichreinforce the sense of spaciousness with the useof stereoscopic projection. The second way ofobtaining sense of immersion is to provide theuser with a virtual reality helmet (Head MountedDisplay or HMD) that displays the view of themodel before the users eyes in accordance tothe orientation of his head, freeing the viewerfrom the limitation of having to look only in thedirection of the projection screen or screens.However, for the proper perception of virtualspace, as it occurs with real space, one of themost important aspects is that which has to dowith the reproduction of parallax. As previouslymentioned, parallax can be perceived staticallythrough binocular vision, although its effect inthis way is dramatically reduced by distance tothe observed objects, as in large architecturalspaces or outdoor environments; the othersource of parallax, of greater influence in thesecases, comes from the users movement.The first experiments on these issues weremade by Henry and Furness (Henry and Furness,1993), which analyzed and compared therelationship between the way people perceivereal and virtual spaces. Twenty-four architectsexplored a real museum gallery or a computergenerated model in real time, with differentlevels of immersion (a monitor, a fixed HMD andan HMD with orientation tracking). They wereasked to perform tasks of spatial measurements,orientation and other assessments. The mostsignificant results indicated that architectsconsistently underestimated the size of thegallery in the three computer simulations, thedifferences being greater in the more immersiveconditions. Further experiments performed byLoomis et al. confirmed that the distance issystematically underestimated in virtual realityenvironments using an HMD in static conditions(Loomis and Knapp, 2003). Thompson et al.determined that render quality, even inphotorealistic environments, still does notimprove that perception (Thompson et al., 2004).The lack of motion parallax was highlighted bythese authors as a critical factor for correctevaluation of the distance.

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arquitectnica

La experiencia espacial en el MuseoVaco es de una gran vividez. El usua-rio experimenta el espacio de una do-ble manera. Por un lado siente que elespacio es aquel que conoce y sabe quele rodea en ese instante, un rea real enla que es consciente de estar. Por otrolado, el usuario est viendo objetos vir-tuales a su alrededor a travs de suHMD y en cuanto comienza a caminar,nota cmo su desplazamiento en el es-pacio real se manifiesta de manera per-fectamente coherente en el espacio vir-tual, aproximndose a los objetos,rodendolos, visionando proyeccionesque flotan en el aire, interactuando conobjetos o escuchando sonidos que ema-nan de diferentes puntos hasta llegara un momento en que asocia su despla-zamiento pura y exclusivamente a unmovimiento en el espacio virtual.

De esta manera, el espacio virtual,(no los objetos insertos en l), es tangenuino como el espacio real, dadoque posee sus mismas propiedades,compartiendo ambos unas mismas di-mensiones en torno al usuario. Ha-blamos entonces de un espacio hbri-do que contiene y comparte el espacioreal y el virtual y que se convierte enparte de la interfaz al alojar ciertaszonas que activan eventos ante la pre-sencia del usuario o al entrar en sucampo de visin.

Aunque el rea transitable del Mu-seo Vaco est limitada por el alcancedel sistema de seguimiento, el espaciomostrado puede extenderse mucho msall. Los elementos interactivos se in-sertan en el espacio transitable que que-da adems limitado en el espacio vir-tual por elementos tambin virtualesque disuaden al espectador de salir fue-ra del rea de control, tales como mu-ros, rboles, caractersticas del pavimen-to, ausencia de suelo virtual ms allde la zona de paseo, etc.

blema, sin embargo puede ser solven-tado a travs de diferentes estrategias,como se ver ms adelante. El MuseoVaco es uno de estos ltimos, que sedescribir a continuacin.

El Museo Vaco. Caminandoen espacios digitales

Espacio HbridoEl equipo autor de este artculo ha

desarrollado un entorno de RV inmer-sivo transitable inalmbrico que ha si-do aplicado en la visualizacin de ml-tiples tipos de contenidos, entre losque se hallan varios ejemplos de vi-sualizacin arquitectnica. El estudiode la manera en que los usuarios de lainstalacin interactan con el espaciovirtual que les rodea ha dado origena estas lneas.

Por la capacidad de esta instalacinde mostrar contenidos virtuales dentrode un espacio real y su aplicabilidadal mbito expositivo se eligi comonombre para la misma Museo Vaco.

El Museo Vaco es por tanto una ins-talacin de realidad virtual inmersivatransitable e inalmbrica que permite auno o varios usuarios moverse libre-mente en un espacio en el que se pre-sentan elementos virtuales que los ro-dean y con los que pueden interactuar(Hernandez et al., 2003). Ello es posi-ble gracias a un subsistema de segui-miento y control, denominado base,que controla la posicin de los visitan-tes en el espacio real/virtual y a otro sub-sistema, denominado satlite, que se en-carga de la generacin de imgenes queel espectador transporta, consistente enuna mochila con un ordenador port-til y un HMD operado por bateras. Lainstalacin se implementa en una salaen la que se controla la posicin de lossatlites desde la base.

Thus, the sense of immersion and the vividness ofthe virtual space can be enhanced if you allow theuser to navigate through the model. Mostsimulation systems allow such movement by givingthe user a way to change his position, as a controlthat, when activated, initiates the movement in agiven direction. Although this way you are able tovirtually move around an environment, the viewerdoes not perceive it as a natural way of moving,and must make use of mental metaphors toassume this movement as if travelling by vehicle orby some externally powered propulsion, given theabsence of the accustomed kinesthetic sensationsassociated with movement. In other words, usersin these systems are moved, instead of movingaround by themselves.The action of exploring space requires a personalrhythm of movement very different from the oneexperienced when travelling by vehicle. Whenexploring a cathedral or museum, the viewerperforms pauses, changes of speed, accelerations,changes of direction, position and orientation ofthe gaze, lateral or backward movementsextremely difficult to smoothly be emulated usinga device such as a joystick, especially if theartificial movement is reduced to two modes:stationary and moving forward or backward toconstant speed or acceleration, usually with anabrupt transition between both stages as occurs inmost systems. In these conditions, very simpletasks like looking towards a point, moving along astraight line or turning on a given curve becomevery difficult (Loomis, 2002).The best way of reproducing the naturalmovement is to allow the user to really movearound, feeling all the associated kinestheticsensations. This requires giving him a virtualreality system that can be carried around. Inrecent years several of these systems have beendeveloped (Hllerer et al., 1999, Stricker et al.,2001); some of them are designed for outdooruse by capturing the users position by GPS,which although inaccurate, may be sufficient forlarge spaces such as urban environments. Thereare also experimental walk around virtual realitysystems designed for indoor use, requiringgreater precision in the location of the user andwith the limitation that the area in which theviewer can walk around is reduced to themonitored area in the room it is in. This problem,however, can be solved through differentstrategies, as discussed later on. The EmptyMuseum is one of these, as we next describe.

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257Esta instalacin ha estado expues-ta al pblico en la exposicin GaliciaDixital, en Santiago de Compostela,durante varios aos en los que se handesarrollado diversos contenidos inter-activos tanto para la exploracin de in-teriores arquitectnicos como de otroscontenidos culturales y ldicos. A lolargo de este tiempo decenas de milesde visitantes han experimentado estosentornos virtuales.

Otras formas de movimiento en losmundos virtuales

Aunque este espacio hbrido que-da limitado por el rea transitable delMuseo Vaco, es posible experimentara travs de l reas ms extensas quela que encierra fsicamente la instala-cin. Para ello se han experimentadotres mtodos de desplazamiento na-tural aumentado, que posibilitan laexpansin del rea visitable del mun-do virtual:

Escalado del movimiento del usua-rio. Aunque es posible magnificar elmovimiento del visitante, hacindo-le as dar pasos de gigante no haresultado ser una experiencia natu-ral para los usuarios. Durante laspruebas han indicado que se tratabade un movimiento antinatural e in-cluso molesto, especialmente cuan-do se desplazan en una direccin ymiran en otra diferente.

Teletransporte. Se han realizado va-rios contenidos con mundos virtua-les en los que una zona del MuseoVaco contena un cilindro virtual(cabina de teletransporte) en el queel usuario entraba para verse instan-tneamente ubicado en otro espa-cio virtual. Sorprendentemente, es-ta transicin s resulto sencilla deusar, intuitiva y natural para los vi-sitantes. Un ejemplo de su uso con-sisti en una galera virtual de pin-

tura (Hernndez et al., 2002), en laque los usuarios atravesaban losmarcos de los cuadros para aden-trarse en versiones 3D de las pintu-ras. Para volver a la galera, solo te-nan que entrar en la cmara deteletransporte presente en cada unode los mundos pictricos.

Alfombra mgica: Combinando lainstalacin con un dispositivo de ti-po ratn inalmbrico, el usuariopuede desplazar el conjunto del es-pacio hibrido en cualquier direccin,p.e. en el interior de un gran edifi-cio, detenindose en la zona desea-da y caminando por ella.

Multiusuario. Visitantes reales y habitantes virtuales

El Museo Vaco est diseado pa-ra soportar la presencia simultnea devarias personas. A fin de evitar cho-ques entre ellas, en el mundo virtuallos usuarios aparecen representados enforma de avatares que siguen el com-portamiento de los usuarios que repre-sentan en cuanto a posicin, orienta-cin y pose de la cabeza.

La instalacin puede alojar tambinpersonajes virtuales animados, que nocorresponden en este caso con ningnusuario sino que son manejados porun programa informtico.

Ejemplos de aplicacinVarios ejemplos se implementaron

en la instalacin. Uno de los ms sig-nificativos desde el punto de vista ar-quitectnico consiste en una reproduc-cin del interior de la Catedral deSantiago de Compostela. Se trata deun modelo de la Catedral romnicaoriginal del siglo XIII. Este ejemplo ex-plota una de las grandes ventajas de laarquitectura virtual, el poder visuali-zar y experimentar el espacio en cons-

The Empty Museum. Walking through digital spaces

Hybrid SpaceThe author team of this paper has developed awireless walkable VR environment that has beenapplied in the visualization of multiple kinds ofcontents, and among them there are several onesabout architectonic visualization. The study of theway users interact with the virtual surroundingspace has been the origin of these lines.Because of the ability of this installation inshowing virtual contents inside a real space andits applicability to the exhibition field, it wascalled Empty Museum.The Empty Museum is therefore a virtual realityimmersive, walkable and wireless system thatallows one or more users free movement along aspace, where some virtual elements surroundthem and also interact with them (Hernndez etal., 2003). This is possible thanks to a trackingand control subsystem, called base, thatmanages the position of visitors in thereal/virtual space, and to other subsystem,called satellite, carried by the user that is ableto render real-time images. It consist in abackpack with a laptop and a HMD inside, alloperated by batteries. The installation isimplemented in a room, where satellite positionsare controlled by the base.The spatial experience in the Empty Museum isgreatly vivid. The user experiences the space intwo different manners. On one side, he feels thatspace is the one he knows and that it issurrounding him in that moment, a real areawhere he is aware of being. On the other hand,the user is viewing virtual objects around himthrough his HMD, and as he walks, he feels howhis displacement in the real space manifestperfectly consistent whith virtual space, gettingcloser to the objects, surrounding them, viewingprojections that float in the air, or hearing soundsemanating from different points. At this point, theuser associates his own movement exclusively toa movement in the virtual space.Thus, the virtual space (not the objects embeddedin it) is as genuine as the real space, since it hasthe same properties, both sharing the samedimensions around the user. So, we speak about ahybrid space that contains and shares thevirtual and real spaces, and that becomes theinterface to the system, as it contains certain

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areas that trigger events in the presence of theuser, or when they enter in his field of view.Although the walkable area of the EmptyMuseum is limited by the bounds of the trackingsystem, the shown space may be extended muchfurther. The interactive elements are insertedinto the walkable space that is also limited inthe virtual space by virtual elements thatdissuade the visitor from leaving the control areaout, such as walls, trees, pavementcharacteristics, lack of virtual ground beyond thewalking area, etc.This installation has been publicly exposed inGalicia Dixital exhibition in Santiago deCompostela for several years, while a great varietyof interactive contents had been developed for theexploration of architectural interiors and othercultural and entertainment content. During thattime tens of thousands of visitors haveexperienced these virtual environments.

Other methods of movement in virtual worldsAlthough this hybrid space is limited by thewalkable area of the Empty Museum, it ispossible to experience through it larger areasthan the one that physically enclose theinstallation, by experimenting with threemethods of augmented natural movement,which enable the expansion of the viewablearea of the virtual world.

Scaling the user movement. Although it ispossible to magnify the movement of thevisitor, making him giving giant steps, thisway has proven not to be a naturalexperience for the users. During the teststhey have complained about it asuncomfortable and even annoying.

Teleport. Several contents have beendeveloped inside virtual worlds with virtualcylinders (teleport cabins) inside, in whichuser could enter to be instantly located onanother virtual space. Surprisingly, this wayof virtual displacement got good results asthe users found it natural and intuitive. Anexample of its use was implemented in avirtual art gallery (Hernndez et al., 2002),where visitors could go through the frame ofthe paintings, and explore a recreation of a3D version of the painting. In order to getback to the gallery, they just had to go intothe teleport cabin present in each of thepictorial worlds.

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1. Reconstruccin de la Catedral de Santiago deCompostela en el siglo XIII.

1. Reconstruction of the Saint James Cathedral inthe XIII century.

259trucciones que ya no existen en la rea-lidad, con calidad fotorrealista.

Otra de las ventajas de la arquitec-tura virtual es la posibilidad de cons-truir elementos imposibles en la reali-dad, por cuestiones fsicas. Un ejemplode esto es la Galera de las Artes de Ga-licia, un espacio de exposicin virtualdesarrollado sobre el Museo Vaco queubica diferentes ejemplos de obras re-alizadas por artistas gallegos en un en-torno arquitectnico diseado a talefecto sin las restricciones habitualesde una construccin real.

Por ltimo, uno de los ejemplosms interesantes del Museo Vaco,aplica la visualizacin de arquitec-tura virtual al campo de la arqueolo-ga en la reconstruccin de una partedel Castro de San Cibrn de Las, ubi-cado en la provincia de Ourense. Es-te ejemplo consiste en una reconstruc-cin virtual, genuina y rigurosamenteprecisa desde el punto de vista arqueo-lgico, de una unidad habitacional t-pica del asentamiento prerromano deSan Cibrn de Las. De esta forma secubre una doble funcin de difusinal pblico en general y estudio porparte de los especialistas, de la vida

domstica en la cultura castrense. Es-ta reconstruccin no slo abarca laarquitectura sino tambin otros ele-mentos materiales de la cultura e in-cluso la poblacin, a travs de perso-najes virtuales.

La reconstruccin virtual se realizen torno a la cocina, puesto que se tra-ta del espacio de gran importancia ar-queolgica por la abundancia de frag-mentos de cultura material hallados,dado que all se realizaban la mayorade las actividades sociales. Adems delmodelo interior y exterior de la cocina,se construy el modelo exterior de laszonas que la rodean: almacenes, dormi-torios, establos. Esta simulacin no selimit a la mera reconstruccin arqui-tectnica, sino que se incluyeron ele-mentos de la cultura material perfec-tamente ubicados en su contexto yponiendo especial atencin en la fun-cionalidad de dichos elementos que sepretenda ilustrar en el Museo Vacocon ayuda de los personajes virtualesque habitaban la vivienda y empleabanlos utensilios de la manera adecuada.

La metodologa utilizada se integraen una corriente arqueolgica deno-minada Arqueologa de la Arquitectu-

Magic carpet. Adding to the abovedescription of the installation a device such awireless mouse, users can displace the set ofvirtual and real space, the hybrid space, inany direction. For instance, inside a largebuilding, they could move it to the desiredarea and stop there to walk and experiencethis precise place.

Multiuser. Real visitors and virtualinhabitantsThe Empty Museum is designed to supportsimultaneously the presence of several users. To avoid crashes among them, users arerepresented in the virtual worlds with avatarsthat match their behavior in position, orientationand head pose.The installation also supports animated,software driven virtual characters.

Examples of applicationOne of the most significant examples from thearchitectural point of view is the reconstructionof the interior of the Saint James Cathedral. Thisis a model of the original Romanesque Cathedralof the XIII century. This example uses one of thegreat advantages of virtual architecture, thepower to view and experiment the space inbuildings that no longer exists actually, withphotorealistic quality.Other advantage of virtual architecture is thepossibility of creating physically impossible

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2. Galera de las Artes de Galicia. Entorno expositivovirtual multiusuario.

2. Arts of Galicia Gallery. Multiuser virtual exhibitionenvironment.

sentes en la arquitectura tradicional.El Museo Vaco es un ejemplo de es-te tipo de instalacin, donde no slose dispone de una potente herramien-ta para el estudio integral de la arqui-tectura, sino que tambin se recreala experiencia de la percepcin del es-pacio en los entornos arquitectnicos.

La paralaje por desplazamiento(frente al binocular) resulta vital pa-ra la comprensin del espacio, espe-cialmente en el caso de entornos am-plios, como se da en la visualizacinde arquitectura. Los sistemas de deRealidad Virtual no se han enfrentadotradicionalmente a este problema, porlimitaciones de movimiento o porque

En este artculo se describe una ins-talacin que permite implementar me-canismos de percepcin del espacio atravs de la paralaje por movimiento,que ha sido puesto en marcha con di-versos ejemplos. Se ha investigado enlas diferentes posibilidades de uso ensituaciones en las que los requisitos dedesplazamiento desbordan el rea tran-sitable de la instalacin. Para ello sehan propuesto diferentes metforas dedesplazamiento natural aumentado.

ra o Arqueotectura (Ayn Vila, 2003),basada en el estudio arqueolgico des-de el anlisis de construcciones hist-ricas (Azkarate Garai-Olaun, 2002).Para maximizar el potencial de los res-tos arquitectnicos del asentamiento,se aplic un modelo analtico, com-binando la descripcin formal de es-tructuras con la aplicacin de nuevastcnicas y procedimientos desarrolla-dos dentro de la Arqueologa de la Ar-quitectura (Escribano Velasco and Ca-ballero Zoreda, 1996): anlisis deconstruccin, anlisis formal y anli-sis sintctico de los espacios (anlisisgamma, anlisis de circulacin, anli-sis de visibilidad).

ConclusionesLa tecnologa de Realidad Virtual

aplicada a la visualizacin de arqui-tectura, especialmente en entornos in-mersivos transitables, posibilita nue-vas formas de estudiar e interpretarconstrucciones antiguas, proyectos deconstruccin e incluso nuevos para-digmas de arquitectura virtual, libe-rndose de las restricciones fsicas pre-

elements. An example of this is the Arts ofGalicia Gallery, a virtual exhibition space builton the Empty Museum that contains differentexamples of works created by Galician artistsin an architectural environment designed forthis purpose without the usual constraints of areal building.Finally, one of the most interesting examples of the Empty Museum, applies the virtualarchitectural visualization to the archeologyfield in the reconstruction of part of thesettlement of San Cibran of Las, located in theprovince of Ourense. This example is a virtualreconstruction, genuine and strictly accuratefrom the archaeological point of view of atypical housing unit in the preromanesquesettlement of San Cibrn of Las. This will cover the dual function of communication tothe general public and study by experts ofdomestic life of settlements culture. Thisreconstruction includes not only architecturebut also other material elements of culture and even the population, through virtualcharacters.The virtual reconstruction was built around thekitchen, since it is the archaeological area ofgreat importance for the abundance offragments of material culture found, since thereis conducted the majority of social activities. In addition to the interior and exterior model ofthe kitchen, the surrounding areas model wascreated outside, including stores, bedrooms

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3. Reconstruccin de una vivienda del Castro de SanCibrn de Las. Recreacin de la sensacin depresencia en el espacio virtual.

3. Reconstruction of a housing unit in the settlementof San Cibrn de Las.

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and barns. This simulation is not merely thearchitectural reconstruction, but also includedelements of material culture perfectly placed incontext and paying attention on the functionalitythat was intended to illustrate in the EmptyMuseum with the help of virtual characters thatlive in the house and tools used properly.The methodology is integrated into aarcheological field named Archeology of theArchitecture or Archeotecture (Ayn Vila, 2003),based on the archeological study from theanalysis of historical buildings (Azkarate Garai-Olaun, 2002). To maximize the potential of thearchitectonical remains of the settlement, weapplied an analytical model, combining theformal description of structures with theapplication of new techniques and proceduresdeveloped in the Archeology of the Architecture(Escribano Velasco and Caballero Zoreda, 1996):construction analysis, formal analysis andsyntactic analysis of the spaces (gammaanalysis, circulation analysis, visibility analysis).

ConclusionesVirtual Reality technology applied to architecturalvisualization, especially in transitable immersiveenvironments, allow new ways of study andinterpretation of antique buildings, constructiveprojects and even new paradigms of virtualarchitecture, freeing from the physicalrestrictions present in traditional architecture.The Empty Museum is an example of this kind ofinstallation, which not only provides a powerfultool to the integral study of architecture, but alsorecreates the experience of space perception inarchitectural spaces.Motion parallax (versus binocular) results vital tothe understanding of space, especially in thecase of wide environments, as in architecturalvisualization. Traditionally, Virtual Realitysystems have no faced to this problem, becauseof movement restrictions or other reasons.In this paper we described an installation thatallows implementing mechanisms of spaceperception through motion parallax, which hasbeen proven with several examples. We haveresearched different usage possibilities insituations where displacement requirementsoverrun the transitable area of the installation.For this reason, we proposed different metaphorsfor augmented natural displacement.

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expresingrfica

arquitectnica