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3D- & Virtual-Reality-Menschmodelle: VDC-Whitepaper

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Überblick über Typen, Anwendungen und Nutzen von 3D- und Virtual-Reality-Menschmodellen, erstellt vom Virtual Dimension Center (VDC) in Fellbach

Überblick über Typen, Anwendungen und Nutzen von 3D- und Virtual-Reality-Menschmodellen, erstellt vom Virtual Dimension Center (VDC) in Fellbach

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  • 1. Whitepaper 3D-Menschmodelle Typen, Anwendungen, Nutzen von:www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 2. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Inhalt  Anwendungsklassen 3D-Menschmodelle  Zielsetzung und Nutzen 3D-Menschmodelle  Beschreibungsdimensionen  Anwendungsgebiete  Aufnahme, Digitalisierungwww.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 3. Whitepaper 3D-Menschmodelle Anwendungsklassen Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Anwendungsklassen 3D-Menschmodelle  Digitaler Entwurf und Test von (technischen) Systemen für Benutzung durch Menschen (Beispiele: Bedienbarkeit, Erreichbarkeit, Sichtbarkeit, Komfort, Sicherheit, Schutz, Crash, Orthetik, Prothetik)  Digitaler Entwurf und Test technischer Systeme unter Berücksichtigung der Anwesenheit von Menschen: Mensch als physische Einflussgröße etwa in Simulationsmodellen (Beispiele: Crash, Luftströmung Cockpit, Schwingungsanalyse Sitz)  Physikalische Simulation von Körperfunktionen (Beispiele: Kräfte, Strömung)  Entwurf, Test, Training von Abläufen unter Einbeziehung weiterer Akteure/Avatare (Beispiele: Trainingsumgebungen Militär, Noteinsatz-Simulatoren)  Training und Ausbildung am digitalen Menschen (Beispiel: Chirurgie)  Virtueller Mensch als Trainer zur Verbesserung Wissenstransfer  Medien, Entertainment, Infotainment, Tele-Konferenzenwww.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 4. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung und Nutzen Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Zielsetzung und Nutzen 3D-Menschmodelle  Vermeidung (Unfall-/Lebens-)Gefahr  im Systementwurf Betrachtung vieler Altersklassen, Perzentile, Somatotypen: Absicherung Produktfunktionalität für großen Bevölkerungsteil erzielbar  objektive, wiederholbare Aussagen zu Komfort  aussagekräftige Simulationsergebnisse (Physik) tw. nur unter Berücksichtigung Menschmodell möglich  realistische aber risikofreie militärische und medizinische Simulatoren: besserer Trainingseffekt  Diagnoseunterstützung  Simulationsumgebungen mit Avataren mittelfristig kostengünstiger als Feldübungen; unabhängig von Störeinflüssen (wie Wetter)  Steigerung Unterhaltungswert, Verbesserung Transferwww.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 5. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Beschreibungsdimensionen 3D-Menschmodelle Menschmodell Funktionale Darstellung und Zeitbezogene Autonomie Individualität Sicht Visualisierung Sicht Animation, Grad der Rollen-Anthropometrie Biomechanik Physiologie Kognition Sprache Emotionalität Detailgrad Ausgabesystem Manipulation Autonomie beschreibung Umsetzbarkeits- Körper- Dynamische Desktop- Bewegungs- Ganzkörper- temperatur- Wahrnehmen Spracheingabe Emotions- basierte Keyframing Proaktivität Konversation bewertung analysen modell analysen zustände 3D-Darstellung Haltungs- Immersive VR Parametrisierte Kraftanalysen Problemlösen Sprachausgabe Gesichtsmodell Reaktivität Präsentation analysen (graphisch) Animation Komfort- Belastungs- Inverse Entscheiden Kleidermodell Haptik Robustheit Assistenz analysen analysen Kinematik Erreichbarkeits- Motion Unfall Lernen Haarmodell Adaptivität Pädagogik analysen Capturing Anatomische Gesichts- Kulturelle Sichtanalysen Analysen Kognition Modelle animation Aspekte Lippensynchrone Sprechanimation Sozialitätwww.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 6. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Anwendungsfelder  Engineering: Entwurf Arbeitsplätze, Cockpit, Arbeitsabläufe, Werkzeuge, Sportgeräte, (Schutz-)Kleidung  Verteidigung: Training, Gefechtsfeld-Simulation  Medizin: Training Chirurgie, Entwurf Implantat mit CT-Daten, Simulation als Diagnoseunterstützung  Fashion Design  Unterhaltung: Spiele, Film  Ausbildung: digitale Trainer Anwendungsbereiche für digitale Menschmodelle [Badler, Norman (1997): Virtual Humans for Animation, Ergonomics, and Simulation. Los Alamitos, Calif.: IEEE Computer Societywww.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 7. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Anthropometrische Modelle  Komfort- und Erreichbarkeitsanalysen  Sichtbarkeitsanalysen  Kollisionsüberprüfungen (etwa im Fahrzeugbereich) Jack (Siemens PLM)  Realitätsnahe Bewegungssimulation  Anthropometrie-Datenbank zur statistischen Körperformdimensionierung  Automatische, statisch fundierte Generierung von Körpertypen, die auf Angabe drei bestimmter Maße basiert  Skelett mit Knochen und Gelenken IDO:Ergonomics (ICIDO) (Kinematiken), Winkelbeschränkungen RTT Ramsis (RTT)www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 8. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Anthropometrische Modelle  Fashion Design  Virtual Prototyping von Fashion, Evaluation Styling  Generierung Schnittmuster Fashion Visualisierung (RTT) Fashion Visualisierung (Wurzel-Medien)www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 9. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Biomechanikmodelle  Digitale Atlanten und Analyse CT- und MRT-Daten  räumliche Darstellung menschlicher Anatomie DigiHom für die Ausbildung (Fraunhofer IPA)  CT- und MRT-Daten ebenfalls immersiv darstellbar  räumliches Arbeiten (Navigation, Schnitte) möglich Google Body Browser (Google)www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 10. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Biomechanikmodelle  Analyse des menschlichen Bewegungsapparats  Muskel- und Gelenkkräfte  Elastische Energie in Sehnen  Muskelaktivität  Entwicklung von Prothesen und Implantaten  Ergonomische Untersuchungen  Bewegungsanalysen im Sportbereich  Rehabilitation Menschlicher Bewegungsapparat (AnyBody)www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 11. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Biomechanikmodelle  graphische und haptische Darstellung invasiver Eingriffe mit zugehöriger Gerätetechnik (Endoskope, Laparoskope, …) zur Ausbildung Laparoskop--Simulator Endoskop--Simulator Virtuelle Operation mit der dazugehörigen haptischen Schnittstelle (The Medical News (2010): http://www.thaimedicalnews.com)www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 12. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Physiksimulationsmodelle  Analyse von Strömungs- und Struktursimulationsergebnissen  räumliche Darstellung und Interaktion für die Analyse von Simulationsergebnissen Strömungssimulation Aneurisma (Visenso)www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 13. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Physiksimulationsmodelle  Belastungsrechnung für Implantate auf der Basis FEM und MKS  Produkt AnyBody: Kinematik der Wirbel festlegen  Produkt ANSYS: FEM-Analyse (Belastung, Festigkeit) des Wirbel-Implantats auf der Basis der Wirbel-Kinematik Implantatberechnung (CADFEM, Anybody)www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 14. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Avatare  Digitale Trainer  Multimodale Kommunikation: Sprechen, Gestikulieren, Zeigen gleichzeitig Assistent Steve erläutert, was zu tun ist (University of Southern California )www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 15. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Avatare  Einsatz von Menschmodellen als eigenständige Akteure  Erstellung parametrischer Bewegungen  Modelle fest programmiert oder Verhaltens-basiert  Spezielle Modellier- und Spezialisierte Software: Poser (li.) und MakeHuman (re.) (POSER - Complete 3D Figure Design & Animation http://poser.smithmicro.com/poser.html , Animationswerkzeuge, MAKEHUMAN - Open Source Tool for making 3D charakters, http://www.makehuman.org) Animations-Bibliotheken  Verarbeitung Motion-Capturing-Daten  Zusatz-PlugIns (etwa Stoffsimulation)  Morphing (etwa für Gesichtsanimation)  Haarsimulation Virtuelle Schauspielerin aus dem Spiel „Heavy Rain“ [Heavy Rain - Playstation 3 (2010), http://www.heavyrainps3.com]www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 16. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Avatare  Bereitstellung von Handlungsszenarien Learn2work der Fa. Korion  Nachstellen von Produktionsszenarien: Mitarbeiterführung, Entlohnungssysteme  Schulung, Team-Training, Einsatzplanung, : Team-Training, Überprüfen von Abläufen, Virtuelle Unfallübungen, Üben des Einsatzes ADMS der Fa. ETC  Nachstellen von Katastrophenszenarien, Simulation, Florida/USA Rekonstruktion von Abläufen in Zusammenhang mit Katastrophen und den anschließenden Rettungsmaßnahmen  Abnahme von Bauwerken und Anlagen: Überprüfung hinsichtlich der Eignung zur Evakuierung, zur Isolation eines Störfalls XVR der Fa. E-Semble, Niederlandewww.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 17. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Digitalisierung Digitalisierung Anwendungsklassen Aufnahme, Digitalisierung  länderweite Reihenmessungen (z.B. iSize)  Body Scanner: Oberflächenmodell  Computer-Tomographie (CT): v.a. Knochen  Magnetresonanztomographie (MRT): v.a. Gewebe und Organe 3D Bodyscanner (Vitus)  Kraft-Momenten-Sensoren CT-Daten (Wikipedia) Aufnahme Kraft-Weg-Verlauf (hier noch mittels Tierpräparat) Quelle: TU Münchenwww.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 18. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Digitalisierung Digitalisierung Anwendungsklassen Aufnahme, Digitalisierung Motion Capturing  Aufnahme der Positionen von Gliedmaßen und Gelenken  Übertrag auf Avatar  echtzeitfähig  hoher Realismus der Bewegungen Motion Capturing optisch, magnetisch, mechanisch und gyroskopisch [Tümmler, Jörn (2007): Avatare in Echtzeitsimulationen. Dissertation, Kassel University Press GmbH, Kassel]  optisch, elektromagnetisch, mechanisch, gyroskopischwww.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 19. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Digitalisierung Digitalisierung Anwendungsklassen Literatur  Brechter, Matthias: Entwicklung einer Auswahlsystematik für digitale Menschmodelle. Masterthesis, Hochschule Reutlingen, 2010  Badler, Norman (1997): Virtual Humans for Animation, Ergonomics, and Simulation. Los Alamitos, Calif.: IEEE Computer Society  Bubb, Heiner: A Scientific perspective of digital human models: past, present, and future. In: Duffy, Vincent; R aton, Boca: Handbook of Digital Human Modelling.CRC Press, 2009  Jens Mühlstedt, Hans Kaußler und Birgit Spanner-Ulme: Programme in Menschengestalt: Digitale Menschmodelle für CAx- und PLM-Systeme. The Software Incarnate: Digital Human Models for CAx- and PLMSystems. In: Zeitschrift für Arbeitswissenschaft, 2/2008 Organisationen  Global Human Body Models Consortium, www.ghbmc.com  SAE G-13 Committee on Digital Human Modelling Technology http://www.sae.org/standardsdev/aerospace/g13.htm  IEA Technical Committee on Human Simulation and Virtual Environments (TC HSVE), http://www.iea.cc/02_about/Technical%20Committees/Human%20Simulation%20and%20Virtual%20Environ ments.html  International Society for Human Simulation http://www.societyhumansimulation.org/www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 20. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Digitalisierung Digitalisierung Anwendungsklassen Normen, Richtlinien, Ausschüsse  ISO 7250 Anthropometrie /Wesentliche Maße des menschlichen Körpers für die technische Gestaltung  ISO 15535 General requirements for establishing anthropometric databases  ISO 15536-1/-2 Ergonomics - Computer manikins and body templates  ISO 13407 Benutzer-orientierte Gestaltung interaktiver Systeme  ISO 20685 3-D scanning methodologies for internationally compatible anthropometric databases  ISO/IEC 19774 Information technology - Computer graphics and image processing – Humanoid Animation (H-Anim)  DIN EN 547-1/3 Körpermaße des Menschen  VDI 3633-6 Simulation - Abbildung des Personals in Simulationsmodellen  VDI 4499 Part 4 Features and Limitations of Human Models, German Guidelinewww.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 21. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Digitalisierung Digitalisierung Anwendungsklassen Mitglieder im Themawww.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 22. Das Thema interessiert Sie und Sie suchen nach Umsetzungspartnern? Sprechen Sie mit uns. VDC. Netzwerk für Virtual Engineering. Virtual Dimension Center (VDC) Auberlenstr. 13 70736 Fellbach Tel.: 0711 / 58 53 09-0 info@vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.dewww.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC