Augmented Reality im öffentlichen Raum

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1 Institut für Informatik Lehrstuhl für Medieninformatik Dr.-Ing. Wolfgang Höhl. Technische Universität Kaiserslautern Computergestützte Planungs- und Entwurfsmethoden (CPE) M.Sc. Daniel Broschart. Augmented Reality im öffentlichen Raum Neue Anwendungen für Tourismus, Bildung und Entertainment Entscheidungsinstrumente für Planer, Politik und Öffentlichkeit.

2 Inhaltsübersicht Was ist Augmented Reality (AR)? - Komponenten, Verfahren und Trackingsysteme - Aktuelle Anwendungsbereiche und Softwarepakete - Problemkreise von AR im öffentlichen Raum Projektbeispiele - Augmented City Guides Augmented Reality Games Urban Story Telling - Design Review Systems Collaborative Virtual Environments (CVE s) Schlussfolgerungen - Umgebungserkennung, Lichtverhältnisse und Verdeckung - Darstellungsmethode, Inhalt und Anwendungsbereich - Nutzerkreis, Technologien und Anwendungen Dr.-Ing. Wolfgang Höhl wolfgang.hoehl@lmu.de Seite 2 / 19

3 Was ist Augmented Reality (AR)? Augmented Reality (AR) (die erweiterte oder angereicherte Realität) bezeichnet im Allgemeinen die Echtzeit-Überlagerung menschlicher Sinneswahrnehmungen mit Computermodellen. * Ein AR-System überlagert visuelle, akustische und / oder haptische Information in Echtzeit. Azuma (1997) ** beschreibt drei charakteristische Merkmale: Kombination von realer und virtueller Welt Interaktivität und Echtzeitfähigkeit Registrierung in drei Dimensionen Screenshots aus der Anwendung ARTag des NRC Institute for Information Technology in Montreal, Canada aus: Höhl, W. (2008): Interaktive Ambiente mit Open-Source-Software,Springer Wien New York, S. 11. * Vgl. Milgram, P., Colquohoun, H. (1999): A Taxonomy of Real and Virtual World Display Integration. in: Ohta, Y.; Tamura, H. (Hrsg.) (1999): Mixed Reality - Merging Real and Virtual Worlds, Springer / Berlin. * Vgl. Tang, A., Owen, C., Biocca, F., Mou, W. (2002): Experimental Evaluation of Augmented Reality in Object Assembly Task, in: IEEE and ACM International Symposium Proceedings of ISMAR 2002, IEEE Press, Germany / New York * Vgl. Azuma, R. (1997): A Survey of Augmented Reality, Teleoperators and Virtual Enviroments, Hughes Research Laboratories, Malibu. Dr.-Ing. Wolfgang Höhl wolfgang.hoehl@lmu.de Seite 3 / 19

4 Komponenten, Verfahren und Trackingsysteme 5 Komponenten eines AR-Systems: - Rechnereinheit (inkl. Mischer und Renderer) - Anzeigesystem (Bildschirm oder Head-Mounted-Display [HMD]) - Trackingsystem - Aufnahmesensorik - weitere Eingabegeräte (Game Controller, Tastatur, 3D-Space-Navigator) 4 unterschiedliche Visualisierungsverfahren Komponenten eines AR-Systems und vier Visualisierungsverfahren aus: Höhl, W. (2008): Interaktive Ambiente mit Open-Source-Software, Springer Wien New York, S Video See Through (VST) - Optical See Through (OST) - Projective AR (PAR) - Monitor AR (MAR) 4 Arten von Trackingsystemen - Mechanisch - Optisch (Markerbasiert und Markerlos) - Elektromagnetisch - Inertial (Lagesensor) Dr.-Ing. Wolfgang Höhl wolfgang.hoehl@lmu.de Seite 4 / 19

5 und ein wenig Medientheorie Darstellungsmethoden im Reality Virtuality Kontinuum (Milgram und Colquhoun 1999) Vgl. Wang and Schnabel 2009, S. 4 Objektgröße und Detaillierungsgrad (LOD) Vgl. Höhl, W. (2008): Interaktive Ambiente mit Open-Source- Software, Springer Wien New York, S. 17. Dr.-Ing. Wolfgang Höhl wolfgang.hoehl@lmu.de Seite 5 / 19

6 Problemkreise von AR im öffentlichen Raum Umgebungserkennung, Lichtverhältnisse und Verdeckung - Performante und exakte dreidimensionale Umgebungserkennung - Geeignete Trackingsysteme für Vor-Ort-Visualisierungen - Lichtverhältnisse zu unterschiedlichen Tages- und Jahreszeiten - Genaues Einpassen virtueller Geometrie in eine vorhandene Situation - Schattendarstellung und Verdeckung von Objekten (Occlusion) Darstellungsmethode, Inhalt und Anwendungsbereich - Performanz, Objektgröße und Detaillierungsgrad - Abhängigkeit der Darstellungsmethode von Inhalt und Detaillierungsgrad - Echtzeitverarbeitung großer Datenmengen Nutzerkreis, Technologien und Anwendungen - Bedienbarkeit ohne Fach- oder Programmierkenntnisse - Nutzerakzeptanz neuer Sensorik (HMD s Magic Leap MS HoloLens) - Entwicklung von Collaborative Virtual Environments (CVE s) Dr.-Ing. Wolfgang Höhl wolfgang.hoehl@lmu.de Seite 6 / 19

7 Aktuelle Anwendungsbereiche und Softwarepakete nach Branchen: Entertainment Tourismus Engineering Architecture and Design Life Sciences Softwarepakete (Auswahl): Wikitude Layar AR Media AR Works Sightspace 3D metaio junaio AR Studio ARTag ARToolKit DART (Designers Augmented Reality Toolkit) APRIL Studierstube AMIRE (Authoring Mixed Reality) CATOMIRE Tinmith Anwendungsbereiche und Softwarepakete Vgl: Höhl, W. (2008): Interaktive Ambiente mit Open- Source-Software, Springer Wien New York, S. 26. Dr.-Ing. Wolfgang Höhl Seite 7 / 19

8 Aktuelle Beispiele Augmented City Guides Augmented Reality Games Urban Story Telling - Chronovizor Time Traveller - Landauer Walk - Zeitfenster - Talking Places Location Based Audio - Oktoberfest 1910 Design Review Systems Collaborative Virtual Environments (CVE s) - Augmented Collaborative Architectural Visualization - Baukultur mit allen Sinnen entdecken und erleben - AR-Bebauungsplan Variantendiskussion im Entwurfsprozess Dr.-Ing. Wolfgang Höhl wolfgang.hoehl@lmu.de Seite 8 / 19

9 Augmented City Guides Augmented Reality Games Urban Story Telling Time Traveller (Metaio GmbH. 2014) Chronovizor (Gontz et. al. 2013) Metaio GmbH. (Hrsg.) (2014): Time Traveller, in: Augmented Reality Provides Window into the Past with Berlin Wall Time Traveler App, München Gontz, D., Gontz, G., Cretulescu, C., Gatu, A., Molete, I. (2013): Chronovizor, in: Colorbitor, Bucharest, Dr.-Ing. Wolfgang Höhl Seite 9 / 19

10 Augmented City Guides Augmented Reality Games Urban Story Telling Landauer Walk (Bayerischer Rundfunk 2014) Bayerischer Rundfunk (Hrsg.) (2014): Landauer Walk Augmented Reality App, München, Dr.-Ing. Wolfgang Höhl Seite 10 / 19

11 Augmented City Guides Augmented Reality Games Urban Story Telling Zeitfenster (Burkert et al. 2013) Burkert, P., Straubinger, S., Schaufler, B. (2013): Zeitfenster App, in: Hochschule der Medien (HdM), HdM-Studenten sind Kultur- und Kreativpiloten Dr.-Ing. Wolfgang Höhl Seite 11 / 19

12 Augmented City Guides Augmented Reality Games Urban Story Telling Location-Based-Audio (Dörrzapf 2012) Talking Places (Hesch 2011, Memmel und Groß 2011) Dörrzapf, L. (2012), Location-based Audio Einsatzmöglichkeiten, Entwicklungstrends und konzeptionelle Ansätze am Beispiel der Stadt Wien, Diplomarbeit, TU Kaiserslautern Hesch, G. (2011), Talking Places Kaiserslautern Making the invisible visible. Bachelorarbeit TU Kaiserslautern Dr.-Ing. Wolfgang Höhl Seite 12 / 19

13 Serious Games und Sim Games: Neue Chancen für Gamer! Augmented City Guides Urban Story Telling Oktoberfest 1910 (LMU Metaio GmbH. 2014) Jens FAKESCH, Maximilian HACKENSCHMIED (2014): Oktoberfest an Augmented Reality Application, Projektarbeit LMU, SS Praktikum 3D-Modellierung Dr.-Ing. Wolfgang Höhl wolfgang.hoehl@lmu.de Projektarbeit an der LMU. Department for Informatics Media Informatics and Human-Interaction Groups Seite 13 / 19

14 Design Review Systems Collaborative Virtual Environments (CVE s) Augmented Collaborative Architectural Visualization (Schattel et. al 2014) - Umgebungserkennung, Lichtverhältnisse und Verdeckung - Darstellungsmethode, Inhalt und Anwendungsbereich - Nutzerkreis, Technologien und Anwendungen Schattel, D., Tönnis, M., Klinker, G., Schubert, G., Petzold, F. (2014): [DEMO] On-Site Augmented Collaborative Architecture Visualization, in: ISMAR 2014 International Symposium on Mixed and Augmented Reality, Sept. Munich. Dr.-Ing. Wolfgang Höhl wolfgang.hoehl@lmu.de Seite 14 / 19

15 Design Review Systems Collaborative Virtual Environments (CVE s) Baukultur mit allen Sinnen entdecken und erleben (Biwer et. al. 2013) Biwer, J.; Brack, C.; Broschart, D.; Schneider, M.; Zemla, A. (2013), Baukultur mit allen Sinnen entdecken und erleben.masterprojekt, TU Kaiserslautern Dr.-Ing. Wolfgang Höhl Seite 15 / 19

16 Design Review Systems Collaborative Virtual Environments (CVE s) AR-Bebauungsplan (Broschart, Zeile 2014) - Umgebungserkennung, Lichtverhältnisse und Verdeckung - Darstellungsmethode, Inhalt und Anwendungsbereich - Nutzerkreis, Technologien und Anwendungen Broschart, D.; Zeile, P. (2014), ARchitecture Augmented Reality-Techniques and Use Cases in Architecture and Urban Planning. In: Schrenk, M.; Popovich, V.; Zeile, P.: Proceedings of RealCORP 2011, Zeche Zollverein Essen, Wien. Dr.-Ing. Wolfgang Höhl wolfgang.hoehl@lmu.de Seite 16 / 19

17 Design Review Systems Collaborative Virtual Environments (CVE s) Variantendiskussion im Entwurfsprozess (Broschart 2013) Broschart (2013), ARchitektur Die Fortentwicklung der Visualisierungs- und Kommunikationsmethoden in der Architektur und Stadtplanung. Masterarbeit TU Kaiserslautern Dr.-Ing. Wolfgang Höhl Seite 17 / 19

18 Design Review Systems Collaborative Virtual Environments (CVE s) HÖHL, W., et. al. (2013): CG Mixed Reality Architectural Workspace, in: Proceedings of REAL CORP 2013, Rome / Italy, S Interaktives Kundenpräsentationssystem für die Haslerhaus GmbH. & Co. KG., Projektteam: Andreas Behmel, Josef Gründler, Wolfgang Höhl, Thomas Kienzl und Heimo Sandtner KOMMERZ KEG, Graz, Research & Design Lab MID, Masterstudiengang ARC, FH JOANNUEM GmbH. Dr.-Ing. Wolfgang Höhl wolfgang.hoehl@lmu.de Seite 18 / 19

19 Augmented Reality im öffentlichen Raum Design Review Systems Collaborative Virtual Environments (CVE s) HÖHL, W., et. al. (2013): MRI Design Review System - A Mixed Reality Interactive Design Review System for Architecture, Serious Games and Engineering using Game Engines, Standard Software, a Tablet Computer and Natural Interfaces Dr.-Ing. Wolfgang Höhl wolfgang.hoehl@lmu.de [DEMO] at ISMAR 2014 International Symposium on Mixed and Augmented Reality, At Munich University of Technology Seite 19 / 19

20 Design Review Systems Collaborative Virtual Environments (CVE s) HÖHL, Wolfgang. (2009): Interaktive Ambiente mit Open Source Software Buchpublikation bei Springer Wien New York und Konferenzbeitrag zum Design Modeling Symposium, Oktober 2009, UdK Berlin Dr.-Ing. Wolfgang Höhl Seite 20 / 19

21 Schlussfolgerungen und Diskussion Umgebungserkennung, Lichtverhältnisse und Verdeckung Darstellungsmethode, Inhalt und Anwendungsbereich Nutzerkreis, Technologien und Anwendungen Dr.-Ing. Wolfgang Höhl Seite 21 / 19

22 Institut für Informatik Lehrstuhl für Medieninformatik Dr.-Ing. Wolfgang Höhl. Technische Universität Kaiserslautern Computergestützte Planungs- und Entwurfsmethoden (CPE) M.Sc. Daniel Broschart. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Augmented Reality im öffentlichen Raum Neue Anwendungen für Tourismus, Bildung und Entertainment Entscheidungsinstrumente für Planer, Politik und Öffentlichkeit.