Virtualreality

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Eine kurze Einführung in Praktiken der Virtual- und Augmented Reality. Gehalten wurde die Präsentation im Sommer 2010 im Rahmen des Kurse "Softwareergonomie" an der Universität Regensburg.

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Virtualreality

  1. 1. Virtual and Augmented RealityInteraktionsparadigmen
  2. 2. Virtual and Augmented Reality(1) Begriffe & Konzepte(2) Historische Entwicklung(3) Interaktion in der Virtual Reality(4) VR-System & Standards(5) AR-Systeme
  3. 3. Virtual Reality – Definitionen (1)„ Virtual reality (VR) is a term that applies to computer- simulated environments that can simulate places in the real world as well as in imaginary worlds.“ [Wikipedia (1)]
  4. 4. Virtual Reality – Definitionen (2)„ The ultimate display would, of course, be a room within wich the computer can control the existence of matter. [… ] With appropriate programming such a display could literally be the Wonderland into wich Alice walked.“ [Sutherland 1965]
  5. 5. [TNG „ Hollow Pursuit“, Sternzeit: 43807.4]
  6. 6. Virtual Reality – Definitionen (3) [Brill 2009]Virtuelle Realität meint neuartige Benutzeroberflächen dieDen Benutzer in einer simulierten Realität handeln lassenDen Benutzer damit eine Anwendung steuern lassenSich im Idealfall konvergent zur bekannten realen Umgebung verhaltenZiel ist eine möglichst voraussetzungslose Nutzung.
  7. 7. Virtual Reality – Definitionen (4) [Brill 2009]Anwendungen im Kontext der VR sind multimodale Software mit visuellen, akustischen und taktilen Aus- und Eingabemöglichkeiten.Ziel ist die Immersion
  8. 8. Virtual Reality – Definitionen (4)AnwendungsgebietePlanung und GestaltungSimulationVisualisierungTelekommunikation/‐KooperationSpiele
  9. 9. Virtual Reality – Exkurs Immersion (1) [Brill 2009]Immersion ist der Effekt einer VR-Anwendung bzw. das Gefühl, der/das den Benutzer glaube lässt innerhalb einer logischen, existierenden Umgebung zu agieren. (Gefühl des „ beeing there“)
  10. 10. Virtual Reality – Exkurs Immersion (2) [Brill 2009]Faktoren die zu Immersion führen sindÜbereinstimmung zwischen virtueller und realer UmgebungBeeinflussbarkeit der virtuellen UmgebungEchtzeit bei Ein- und AusgabeaktionenPositionierung und Orientierung im virtuellen Raum
  11. 11. Virtual Reality – Exkurs Immersion (3) [Pietschman 2009]„ Presence Konzept“ beschreibt den psychischen Zustand einer Person während der Medienrezeption.Presence beschreibt die Summe der Wahrnehmung der reale, der virtuellen und der imaginierten Umgebung.
  12. 12. Virtual Reality – Exkurs Immersion (4) [Pietschman 2009] PresenceSpatial Presence Self-Presence Social Presence Mentales Modell Virtueller Körper Physischer Körper des Körpers
  13. 13. Virtual Reality – Historische Entwicklung (1)Der Ursprung der VR liegt in der Entwicklung mechanischer Simulatoren.Erste computerunterstützte Systeme waren Flugsimulatoren.Innovative VR-Systeme integrieren mehrere VR- Einzelkomponenten in einem Systeme.
  14. 14. Virtual Reality – Historische Entwicklung (2) Meilensteine1955 u. 1962 Sensorama (Morton Heilig)1968 u. 1970 The Sword of Damocles (Ivan Sutherland) 1978 Aspen Movie Map (Andrew Lippman) 1992 CAVE
  15. 15. Interaktion in der Virtual Reality (1)VR-Systeme weisen grundlegend andere Interaktionsparadigmen auf als herkömliche Desktop- Systeme.Hauptunterschied ist die virtuelle Szene. Diese stellt eine Ansammlung von Objekten und deren Beziehungen im virtuellen Raum dar.Weiterhin ist die Interaktion in VR-Systeme ausgeprägter.
  16. 16. Interaktion in der Virtual Reality (2)VR-Systeme können auf unterschiedliche Art und Weise realisiert werdenSimulationProjektionenAvatareDesktop-Anwendungen„ True Immersive Virtual Reality“
  17. 17. Interaktion in der Virtual Reality (3)Visuelle AusgabeProjektorenPolarisations- oder ShutterbrillenHead-Mounted-DisplayRetinal Displays
  18. 18. Interaktion in der Virtual Reality (4)Akustische AusgabeStereo-KopfhörerSurround-Sound SystemeHaptische AusgabeRezeptoren und Aktoren („Force Feedback“)
  19. 19. Interaktion in der Virtual Reality (5)EingabeTracking-Systeme (mechanische, optische, elektro- magnetische, akustische Systeme)Omnidirectional Treadmill3D-Maus, Wand“ „Datenhandschuh, DatenanzugSpracheingabe
  20. 20. Interaktion in der Virtual Reality (6) [Wikipedia (2)]
  21. 21. Interaktion in der Virtual Reality (7) [Wikipedia (2 u. 3)]
  22. 22. Interaktion in der Virtual Reality (8) [Wikipedia (4)]
  23. 23. Virtual Reality – Systeme (1)SensoramaDas Sensorama von Heilig war der Entwurf eines System aus mehreren Projektonen. Er kombinierte räumliche Sicht, Ton, Wind und Gerüche.In den 60er Jahren wurde dieses System teilweise realisiert.
  24. 24. Virtual Reality – Systeme (2) [Sensorama]
  25. 25. Virtual Reality – Systeme (3)CAVE (Cave Automatic Virtual Environment)Vier Leinwände (C4) mit mehreren Rückprojektoren erzeugen eine virtuelle Szene die von mehreren Benutzern gleichzeitig genutzt werden kann.Es existieren verschiedene Frameworks für die Entwicklung von Software für CAVE-Systeme: Beispielsweise: CaveLib oder VRJugger .Die Interaktion durch verschiedene Modalitäten erfolgen.
  26. 26. Virtual Reality – Systeme (4)Neuer Systeme verfügen über sechs Leinwände und nutzen pro Wand mehrere Projektoren für höher auflösende Darstellung und/oder Stereografik.Man spricht dann von sogenannten Powerwalls.
  27. 27. Virtual Reality – Systeme (5) [Wikipedia (5)]
  28. 28. Virtual Reality – StandardsCAVE-System ist ein de-facto Standard.Die Virtual Reality Modelling Language (VRML) und deren Nachfolger X3D sind standardisierte Dateiformate zur Repräsentation von 3D-Objekten.VR Juggler und CAVELib sind APIs die die Softwareentwicklung für CAVE-Systeme vereinfachen.Des Weiteren sind gängige Standards der 3D- Programmierung relevant.
  29. 29. Augmented Reality – Definiton (1)„ Augmented reality (AR) is a term for a live direct or indirect view of a physical real-world environment whose elements are augmented by virtual computer- generated imagery.“ [Wikipedia (6)]
  30. 30. Augmented Reality – Definiton (2)Augmented Realtity ersetzt, anders als Virtual Reality, nicht die reale, physische Umgebung.Stattdessen wird die Umwelt mit weiterreichenden Informationen ergänzt.Dies geschieht durch Kombination der realen Perspektive (View) des Nutzers mit virtuellen Inhalten in Echtzeit.
  31. 31. Augmented Reality – Definiton (3) [Wikipedia (7)]
  32. 32. Augmented Reality – Definiton (3)AnwendungsgebieteNavigationArbeitsplatzMedizinMilitärRettungskräfte
  33. 33. Augmented Reality – Interaktion (3)Visuelle AusgabeSpezialisierte Systeme mit Head-Mounted-DisplaysHead-Up-DisplaysMobile EndgeräteTrackingGPS
  34. 34. Augmented Reality – Systeme: AndAR (1)AndARAndAR ist ein Softwareprojekt das AR auf dem Android-OS ermöglicht.Ein realisiertes Projekt ist der AndAR Modelviewer, eine Software die virtuelle 3D-Modelle in die Kameraansicht von Smartphones integriert.
  35. 35. Augmented Reality – Systeme: AndAR (2)
  36. 36. Augmented Reality – Systeme: Navit (1)Navit with Augmented RealityNavit with Augmented Reality ist eine Software die AR- Elemente für die Navigationssoftware Navit bereitstellt.Die Elemente sind Navigation, Tracking und Visualisierung.Speziell für Fussgänger optimierte Navigationshilfen werden in eine Liveview integriert.Die virtuellen Einblendungen passen sich der realen Geometrie, etwa Sichteinschränkung durch Häuser, an.
  37. 37. [Navit (2)]
  38. 38. Augmented Reality – Systeme: AugSatNav (1)
  39. 39. Augmented Reality – Systeme: AugSatNav (2)
  40. 40. Augmented Reality – Systeme: Layar (1)LayarLayar ist eine Software die Kamera, GPS und Lagesensor mobiler Geräte nutzt um verschiedene ortsbezogene Informationen in eine Liveview einzublenden.Die Informationen sind in sogenannten Layers gespeichert die frei erstellt werden können.
  41. 41. Literatur (1)Brill 2009Brill, Manfred, Virtuelle Realität, Heidelberg, 2009Pietschmann 2009Pietschmann, Daniel, Das Erleben virtueller Weltenm Boizenburg, 2009Sutherland 1965Sutherland, I.E, The ultimate display, in: Procedings of the IFIP Congress, Vol. 2, S. 506-508, 1965
  42. 42. Literatur (2)New Scientist 06/2007[http://www.newscientist.com/article/dn12169-tangible-display- makes-3d-images-touchable.html]
  43. 43. Literatur (3)AndAR[http://code.google.com/p/andar/]Layar[http://www.layar.com/]Sensorama[http://design.osu.edu/carlson/history/images/small/sensorama -1.jpg]
  44. 44. Literatur (4)Navit1: Navit with Augmented Reality[http://wiki.navit- project.org/index.php/Navit_with_Augmented_Reality]2: [http://wiki.navit-project.org/images/4/48/Navithero.jpg]3:[http://wiki.navit-project.org/images/e/ef/Realityview.jpg]4: Open-Source NavigationHaase, Thomas, Feilner, Markus, Richtungsweisend. Open-Source- Navigation mit Navit, in: Linux Magazin, München, Ausgabe 7, 2010
  45. 45. Literatur (5)Wikipedia1: Virtual Reality[http://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_reality]2: PowerGlove[http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nintendo_fighter.jpg]3: Nintendo Fanboy[http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fanboy_Nintendo.jpg]4: Treadmill[http://en.wikipedia.org/wiki/File:ARL_ODT.jpg]5: CAVE-System[http://en.wikipedia.org/wiki/File:CAVE_Crayoland.jpg]6: Augmented Reality[http://en.wikipedia.org/wiki/Augmented_reality]7: Augmented Reality – Milgram[http://en.wikipedia.org/wiki/File:Milgram_Continuum.png]

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