Stereoprojektion. Fachhochschule Köln Institut für Informatik. in Virtual & Augmented Realities

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1 Fachhochschule Köln Institut für Informatik Stereoprojektion in Virtual & Augmented Realities Erstellt von: Martin Wißkirchen, Malte Donay, Betreuender Professor: Prof. Dr. Stenzel Institut für Informatik 1

2 1. ZIELSETZUNG 3 2. VIRTUAL UND AUGMENTED REALITIES EIN- UND AUSGABEGERÄTE IN VIRTUELLER UND AUGMENTIERTER REALITÄT EINGABEGERÄTE AUSGABEGERÄTE 6 3. MODELLIERUNG UND DARSTELLUNG VON INHALTEN WYSIWYG-MODELLIERUNG BESCHREIBUNGSSPRACHEN 9 4. ANWENDUNGSENTWICKLUNG KONZEPTION PROGRAMMIERUNG SYSTEMVORRAUSSETZUNGEN INSTALLATION & KONFIGURATION FAZIT AUSBLICK 15 QUELLENVERZEICHNIS 16 2

3 1. Zielsetzung Das Labor für Allgemeine Datenverarbeitung (ADV) der FH Köln Campus Gummersbach befasst sich im Rahmen seiner Forschungs- und Lehrtätigkeiten mit Themen der VR. Den Studenten stehen dazu high-performance Workstations mit verschiedener Software zur Verfügung. Unter anderem werden aufwendige Szenen mit dem Modellierungswerkzeug Maya im Rahmen von Wahlpflichtfächern und Projekten erstellt. Dem ADV-Labor steht zur Präsentation von 3D Szenen spezieller Projektor zur Verfügung, der mit Hilfe von zwei unterschiedlich polarisierten Projektoreinheiten dreidimensionale (Rück-) Projektionen erzeugt. In der Klassifizierung nach [Bowman04] lässt sich dieses Darstellungsgerät als Workbench einordnen. Wie in Kapitel beschrieben stellt Maya jedoch keine Möglichkeit zur Verfügung, die erstellten Inhalte 3d-Ausgabegeräten (vgl. Kapitel 1.1.2) zur Darstellung zu übermitteln. Es gilt also eine Softwarelösung zu finden, die es ermöglicht, in Maya erstellte Szenen mit Hilfe des Projektors darzustellen. In den folgenden Kapiteln wird zunächst auf die Grundlagen der Augmentierten und Virtuellen Realität eingegangen, bevor in Kapitel 4 auf die Konzeption und die Anwendungsentwicklung der Software zur Darstellung von Maya modellierten Szenen mit Hilfe des Stereoprojektors eingegangen wird. 2. Virtual und Augmented Realities Der Begriff Virtual Reality (VR), wurde 1989 von Jaron Lanier geprägt und wird seither für die unterschiedlichsten Formen digital generierter künstlicher Welten verwendet. Das Spektrum reicht von textbasierten MUDs bis hin zu aufwändigen multimedialen Simulationsumgebungen. Anwendungen der VR versuchen für den Nutzer eine rein künstliche Welt zu schaffen, die dieser durch seine Sinne (auditiv, haptisch, visuell) erforschen kann. Auch Anwendungen der Augmented Reality (AR) (vgl. [AZUMA97]) bieten dem Nutzer interaktive Möglichkeiten, seine Umgebung zu erforschen. Während jedoch der Nutzer bei VR-Anwendungen komplett in die virtuelle Welt eintaucht, steht bei AR- Anwendungen die Einbettung der zusätzlichen, computergenerierten Informationen und Objekte in die reale Welt im Vordergrund. Sie suggerieren dem Anwender Möglichekeiten, seine reale Umgebung über die Möglichkeiten des Natürlichen hinaus zu beeinflussen. 3

4 In beiden Prinzipien, der VR und der AR, steht für Nutzer ein möglichst immersives Erleben im Vordergrund. Immersion lässt sich als ein Bewusstseinszustand beschreiben, bei dem der Nutzer auf Grund einer fesselnden und anspruchsvollen künstlichen Umgebung eine Verminderung oder überzeugenden Veränderung der Wahrnehmung seiner eigenen Realität erlebt. Damit beschreibt der Begriff "Immersion" im Kontext der virtuellen Realidtät das Eintauchen in eine künstliche Welt. Paul Milgram et al. definieren in [MIL94] das Reality-Virtuality (RV) continuum. Dieses Kontinuum erstreckt sich von der Realität bis zu virtuellen Realitäten (s. Abb. 1). [1] Das Realitiy-Virtuality contiunuum (Paul Milgram et al.) Besondere Berücksichtung erfährt bei beiden Prinzipien die Gestaltung der Interaktion. Hier sind beide Aspekte der Interaktion zu beleuchten. Auf Nutzerseite die Gestaltung der Eingabemöglichkeiten, auf Seiten der zugrundeliegenden IT-Technologie die Präsentationsmöglichkeiten (auditiv, haptisch, visuell). Im Rahmen dieser Ausarbeitung liegt der Fokus auf der visuellen Darstellung. Im nächsten Kapitel wird daher nur kurz auf die Eingabegeräte der AR/VR eingegangen und ausführlicher auf visuelle Ausgabegeräte Ein- und Ausgabegeräte in Virtueller und Augmentierter Realität Die mitunter wichtigsten Komponenten jeglicher dreidimensionaler (3D) Nutzeroberflächen (engl.: User Interface (UI)) sind die Ausgabegeräte. Diese stellen die im Computer durch Rendering, Modeling und Sampling erstellten Informationen für das menschliche perzeptive System dar. Die Mehrzahl dieser Ausgabegeräte sprechen die visuellen, auditiven und haptischen Sinne des Nutzers an. Im Folgenden wird daher ein kurzer Überblick über auditive, haptische und visuelle Ein-/Ausgabegeräte gegeben, wobei der Fokus der Arbeit auf visuellen Ausgabegeräten liegt. 4

5 Eingabegeräte Ebenso wichtig wie die Wahl von geeigneten Ausgabegeräten, ist die Wahl eines geeigneten Sets von Eingabegeräten. Wie bei den Ausgabegeräten, gibt es im Bereich der VR / AR ebenso viele Eingabegeräte mit unterschiedlichen Eigenschaften. Im Folgenden gibt eine kurze Auflistung gängiger Eingabegräte für 3D User Interfaces einen Überblick (vgl. [Bowman04]): Desktop Eingabegeräte: Tastatur 2D Maus und Trackball 3D Maus (stationär) Stiftbasiertes Grafiktablett Joystick 6 Degrees of Freedom (DOF) Desktop Eingabegeräte (z.b. PHANToM) Bewegungsverfolgungs Systeme (Tracking-Systeme): Positions-Tracking (motion tracker) Datenhandschuhe (data gloves) Augenbewegungs Tracking (eye-tracking) Gestenerkennung Tangible User Interface (TUI) Tragbare 3D Eingabegeräte: Verschieden Arten von Zeigegeräten (Pointern), mit denen Objekte selektiert und manipuliert werden können 3D Joystick (tragbar) 3D Maus (tragbar) Spezielle Eingabegeräte (z.b. The Cubic Mouse, Fakespace Systems) Tragbare Tastaturen 6 DOF Pointer Direkte Eingabemethoden: Spracheingabe Eye-tracking 5

6 Eingabe über neurologische Abtastungen (Brain Input), das aber sehr speziell und Jahre vom Einsatz in AR entfernt ist. Bei der Entwicklung von 3D UIs muss der Einsatz eines bestimmten Eingabegerätes in Hinsicht auf dessen Möglichkeiten untersucht werden. Im Allgemeinen können verschiedenen Interaktionstechniken durch ein gegebenes Eingabegerät abgebildet werden. Der wichtigste Aspekt bei der Auswahl eines Eingabegerätes ist jedoch, wie natürlich, effizient und angemessen die Abbildung zwischen der beabsichtigten Interaktionstechnik und dem Eingabegerät ist Ausgabegeräte Auditive Ausgabegeräte Auditive Ausgabegeräte werden in den meisten 3D User Interfaces vernachlässigt [8]. Durch auditive Ausgabegeräte, die einen räumlichen Klang erzeugen, soll dem Nutzer von VR/AR-Anwendungen die Möglichkeit zur auditiven Ortsbestimmung gegeben werden. Darüber hinaus können sie zu einer tieferen Immersion auch in AR-Anwendungen führen. Die geläufigsten Ausgabegeräte sind Kopfhörer, bei denen unterschiedliche Informationen (stereo) auf je ein Ohr projiziert werden. Eine andere Möglichkeit ergibt sich aus im Raum verteilten externen Lautsprechern. Bei mehreren Nutzer, die sich gleichzeitig in der selben VR/AR-Umgebung befinden stößt der Einsatz von Surround Sound Systemen jedoch an seine Grenzen, da die auditiven Informationen in Abhängigkeit von der Position des Nutzers generiert werden müssen. Auditive Ausgabegeräte haben zur Aufgabe, einen spatialen Sound zu erzeugen, der die Position des Nutzers in der Welt berücksichtigt. Haptische Ein-/Ausgabegeräte Haptische Ausgabegeräte versuchen es dem Nutzer zu ermöglichen, ein Gefühl des Berührens bei der Interaktion mit virtuellen Objekten zu erleben. Es werden zwei Arten der haptischen Wahrnehmung unterschieden: Der kinestäthetische Sinn (auch Orientierungssinn) und der taktile Sinn (Fühlsinn). Für die Integration der haptischen Wahrnehmung in VR/AR Umgebungen sind unterschiedliche Geräte entwickelt worden. Geräte, die den kinestäthetischen Sinn ansprechen werden als Force-Feedback-Geräte bezeichnet. Die gängigen haptischen Ausgabegeräte beschränken sich auf die Hände, bzw. die Arme des Nutzers. Unterschieden wird zwischen 6

7 standortbezogenen (ground-referenced) körperbezogenen (body-referenced) taktilen und kombinierten haptischen Ausgaberäten. Haptische Eingabegeräte werden auch als kombinierte Ein- und Ausgabegeräte bezeichnet. Dies ist in der Bidirektionalität des Tastens begründet. Anders als beim Hören oder Sehen, ist beim Tasten eine Aktivität des Nutzer nötig, damit er sich ein haptisches Bild von einem Gegenstand zu machen, bzw. zu ertasten. Die Möglichkeit, haptische Nutzerelemente in 3D Nutzerschnittstellen einzubinden, hilft Entwicklern den Immersionsgrad und Realismus in VR / AR Anwendungen zu erhöhen [BIGGS02], sowie dem Nutzer auf einer weiteren Sinnesebene eine Rückmeldung zum Zustand der Anwendung zu geben. Visuelle Ausgabegeräte Visuelle Ausgabegeräte stellen dem Benutzer Information über das menschliche visuelle System zur Verfügung. Sie sind die am häufigsten benutzen Ausgabegeräte in 3D UIs. Es gibt mittlerweile eine Vielzahl von visuellen Ausgabegeräten, die im Bereich der VR / AR benutzt werden. Dazu gehören (vgl. [Bowman04]: Monitore Cave (surround-screen displays) Workbenches Head-Mounted-Displays (HMDs) Arm-mounted displays Virtual Retinal Displays (VRDs) Autostereoscopic Displays Konventionelle Monitore werden im Bereich von 3D-Anwendungen in vielen verschiedenen Gebieten eingesetzt. So zum Beispiel zum Modellieren von 3D-Inhalten, wissenschaftlichen Visualisierungen oder Computerspielen (z.b. Egoshootern), auch als Desktop-VR-Anwendungen bezeichnet. 7

8 Für die meisten VR- und AR-Anwendungen übernehmen die visuellen Ausgabegeräte daher folgende Aufgaben (dies gilt natürlich nicht für Anwendungen für Zielgruppen mit eingeschränkter Sehfähigkeit): primäres Ausgabegerät Informationsdarstellung Basis für immersives Erleben Die Inhalte, die mit Hilfe der in diesem Kapitel beschriebenen Technologien dargestellt werden, werden in der Regel auf zwei verschiedenen Arten erstellt. Zum einen durch WYSIWYG-Editoren oder durch Programmierung von Beschreibungsdateien (Markup- Languages). Im folgenden Kapitel wird auf die Modellierung von 3D-Inhalten eingegangen. 3. Modellierung und Darstellung von Inhalten Für die Modellierung von dreidimensionalen, virtuellen Objekten stehen in der Regel zwei verschiedene Vorgehensweisen zur Verfügung. 3D-Objekte können entweder durch die Formulierung von Beschreibungsdateien beschrieben werden, oder mit Hilfe von WYSIWYG-Modellierungswerkzeugen erstellt werden. Diese beiden verschiedenen Ansätze werden im Folgenden kurz dargestellt WYSIWYG-Modellierung Editoren, die 3D-Modellierung grafisch unterstützen, folgen dem WYSIWYG-Paradigma. In der Regel wird dieses Paradigma in soweit eingeschränkt, als dass die Anzeige während der Modellierung aus Performancegründen auf eine Gitterdarstellung reduziert wird. Sie stellen in der Regel die folgenden Möglichkeiten zur Verfügung: Modellierung Texturierung Animation Rendering von 3D-Objekten. Oft werden die Möglichkeiten, die über die WYSIWYG- Modellierungen hinausgehen in Form von Skriptsprachen (z.b. Python bei Blender ) zur Verfügung gestellt. 8

9 Im Folgenden ist eine Liste gängiger Software dargestellt 1 : Maya 2 Blender 3 3D Studio Max 4 Softimage XSI 5 Cinema 4D 6 Diese Modellierungswerkzeuge stellen jedoch in der Regel keine Möglichkeiten zur Verfügung, die generierten 3D-Inhalte den Ausgabegeräten für VR / AR Umgebungen zur Darstellung zu übergeben. Daher müssen hier andere Werkzeuge zur Hand genommen werden. Häufig erfolgt ein Export aus der Modellierungssoftware in Form von Beschreibungssprachen (ascii). Im nächsten Absatz wird auf diese Beschreibungssprachen eingegangen Beschreibungssprachen Zur Beschreibung von 3D-Szenen stehen verschiedene Beschreibungssprachen zur Verfügung. Mit Hilfe dieser Beschreibungssprachen können Szene in Text-Dateien (ascii) beschrieben werden. In der Regel ermöglichen diese Sprachen es Geometrien, Beleuchtung, Animationen und Interaktionen zu beschreiben. Wie im vorhergehenden Kapitel beschrieben, ermöglichen es die meisten Modellierungswerkzeuge, die dort erstellten Szenen in, zum Teil poperitäre, Beschreibungssprachen zu exportieren. Im Folgenden ist eine Liste gängiger Beschreibungssprachen dargestellt 7 : Open Inventor von Silicon Graphics (SGI) entwickelte freie objektorientierte C++- Programmbibliothek zur Erstellung von 3D-Grafiken unter Verwendung von OpenGL. Virtual Reality Modeling Language (VRML) als Erweiterung des Inventor-Dateiformats von SGI. Mixed Reality User Interface Markup Language (MRIML) (vgl. [Broll05]) 1 Die Liste erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit Die Liste erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit

10 2005 von Fraunhofer FIT entwickelte xml-basierte Beschreibungssprache zur Beschreibung von Szenen und User Interface Open Scene Graph (OSG) 10 Eine freie in Standard C++ und OpenGL entwickelte Programmbibliothek zur Darstellung von high-end 3D-Elementen. OSG kann unter allen Windowsplattformen, Mac OSX, GNU/Linux, IRIX, Solaris, HP-Ux, AIX and FreeBSD eingesetz werden. Nach dem in den bisherigen Kapitel die Grundlagen zu AR und VR umrissen wurden, wird in den nächsten Kapiteln auf die Zielsetzung, der im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Software sowie die Anwendung selbst eingegangen. 4. Anwendungsentwicklung Im Rahmen dieser Arbeit wird die Entwicklung einer Software beschrieben, die es ermöglicht 3D-Szenen mit Hilfe von Stereoprojektion darzustellen. In Kapitel werden exemplarisch Beschreibungssprachen vorgestellt, die es mit Hilfe der zughörigen Bibliotheken ermöglichen Stereoprojektionen durchzuführen Konzeption Im Kapitel wird dargelegt, dass Modellierungswerkzeuge in der Regel eine Möglichkeit bieten, die erstellten Inhalte an 3D-Ausgabegeräte zu übermitteln. Sie bieten jedoch die Möglichkeit, die erstellten Inhalte in Beschreibungsdateien zu exportieren. Daher ist für die Stereoprojektion das folgende Vorgehen geplant: 1. Schritt: Modellierung der 3D-Szene in Maya 2. Schritt: Export der 3D-Szene in eine Beschreibungsdatei Zurzeit werden die folgenden Dateiformate unterstützt 11 : 3DC point cloud reader (.3dc.asc) 3D Studio (.3ds) AC3D Modeler (.ac) Quake3 BSP (.bsp) Collada 1.4x (.dae) Stand durch die Plugin Struktur von OSG können unter Umständen neue Dateiformate hinzukommen 10

11 Design Workshop Database (.dw) Autodesk DXF Reader (.dxf) Geo (.gem.geo) Open Inventor Format (.iv.wrl) Native OSG Binary (.ive) Logo Database (.logo) Lightwave (.lwo.lws.lw) Quake MD2 (.md3) Alias Wavefront (.obj) Multigen Openflight (.flt) Native OSG ascii (.osg) ESRI Shapefile (.shp) Stereolitography file (.stl.sta) VRML2 (.wrl) DirectX 3D Model (.x) 3. Schritt: Import der Dateien in ein Darstellungsprogramm 4. Schritt: Darstellung der Software auf einem gewünschten 3D-Ausgabegerät. Die zur Stereoprojektion benötigte Software (Schritt 2 und 4) soll möglichst viele verschiedene Beschreibungsformate akzeptieren können. Daher empfiehlt sich hier die Verwendung von OSG. Aufgrund seiner PlugIn-Architektur lassen sich immer wieder neue Formate in die Software integrieren. Verbunden mit der Wahl von OSG muss die Implementierung in C++ bzw. in einer Sprache, die kompatibel mit dem.net-framework ist, erfolgen. Um eine möglichst immersive Darstellung zu erreichen, sollte der Computer als Darstellungsgerät in den Hintergrund treten. Daher wird im Allgemeinen bei der Konzeption von AR/VR-Anwendungen auf den Einsatz des Windows, Icons, Menus, Pointer Paradigma (WIMP) verzichtet. Auch in dieser Anwendung wird daher keine Windowsoberfläche implementiert. Die Interaktion wird über die 2D/3D-Maus erfolgen. Das Benutzerinterface wird grafisch nicht dargestellt. Durch die Nutzung von Tastatur und Maus kann mit der dargestellten Szene interagiert werden. Hier wird zwischen den beiden Manipulatoren EXAMINE und FLIGHT unterschieden. 11

12 Im EXAMINE-Modus wird allein mit der Maus in der folgenden Art und Weise interagiert: Drehen des Objektes: Drücken der linken Maustaste und bewegen der Maus. Das Objekt dreht sich mit der Mausbewegung. Zoom: Drücken der rechten Maustaste und vertikale Bewegung der Maus; zum Bildschirm (vom Benutzer weg) vergrößert das Objekt; die entgegen gesetzte Bewegung verkleinert das Objekt Positionierung des Objektes: Drücken beider Maustasten und bewegen der Maus. Der Mittelpunkt des Objektes folgt der Mausbewegung. Im FLIGHT-Modus kann zusätzlich die Tastatur genutzt werden: Lenkung: Wie im EXAMINE-Modus wird hier über die Maus die Flugrichtung bestimmt Beschleunigung / Abbremsen: Wird über die Tastatur gesteuert. Durch Drücken der Taste [q] wird beschleunigt, durch Drücken der Taste [a] wird abgebremst. Zurücksetzen der Szene: Durch Drücken der [Space]-Taste wird die Szene auf den Anfang zurückgesetzt. Die Konfiguration der Anwendung erfolgt mittels einer xml-basierten Konfigurationsdatei, die vor dem Start der Anwendung editiert wird Programmierung Im Rahmen der Programmierung wurden die Funktionalitäten, hier in Sinne des Programmablaufs dokumentiert, wie folgt implementiert 12 : 1. Auslesen der XML-Konfigurationsdatei: Zu Beginn der Anwendung wird die Methode bool myosg::readconfig(const char *xmlfile) aufgerufen. Diese Methode basiert auf der frei verfügbaren C++ Bibliothek tinyxml. Hier wird die Konfigurationsdatei ausgelesen und die folgenden Parameter in privaten Klassenvariablen gespeichert: 12 Der Quellcode liegt dieser Ausarbeitung in digitaler Form bei, daher werden nur die Funktionen beschrieben und auf Listingsverzeichtet. 12

13 Parameter Wertebreich Klassenvariable DisplayType MONITOR; POWERWALL; REALITY_CENTER; HEAD_MOUNTED_DISPLAY mdisplaytype Stereo ON; OFF msetstereo StereoMode QUAD_BUFFER; ANAGLYPHIC; HORIZONTAL_SPLIT; VERTICAL_SPLIT; mdisplaytype HORIZONTAL_INTERLACE; VERTICAL_INTERLACE; ManipulatorType FLIGHT; EXAMINE mmanipulator 2. Konfiguration der Darstellungseigenschaften: Im Folgenden müssen vor Initialisierung des Szenegraphen die Einstellungen zum Darstellungsgerät vorgenommen werden. Dies geschieht in void my- OSG::configureDisplaySettings(). Hier werden die in den Klassenvariablen gespeicherten Werte des OSG-Objekt übergeben. 3. Initialisierung des Szenengraphen: Der Szenengraph wird mit der beim Aufruf der Anwendung spezifizierten 3D- Szene in myosg::initosg() initialisiert. Hier werden die ebenfalls die Kameraeinstellungen sowie die Interaktionsschnittstellen mittels my- OSG::InitManipulators() und myosg::initcameraconfig() konfiguriert. 4. Starten der Renderengine: Der Beginn des Rendern wird durch den Aufruf der Funktion my- OSG::Render(void *ptr) gestartet. Da der Quellcode der Anwendung dieser Ausarbeitung beiliegt, wird hier auf die genaue Beschreibung der Implementierung verzichtet und auf den Quellcode verwiesen. In den folgenden Kapiteln wird die benötigten Systemvorraussetzungen sowie die Installation und Konfiguration eingegangen Systemvorraussetzungen Die folgenden Systemvorraussetzungen werden zum Betrieb der Software genötigt: Rechnerarchtiektur: Betriebssystem: Grafikkarte: x586 Windows XP SP 2(getestet) Windows Vista quadbuffer-fähige Grafikkarte 13

14 Darstellungsgerät: CRT-Monitor (getestet) Stereoprojektor (gestestet) Head-Mounted-Display 4.4. Installation & Konfiguration In diesem Kapitel wird auf die Installation und Konfiguration der Software, sowie der Hardware eingegangen. Installation Die Anwendung wird mit Quellcode- / Binär- / und Installationsdateien ausgeliefert. Es gibt zwei Möglichkeiten zur Installation: 1. Installation mittels Windows-Installer: Hier wird der mitgelieferten Installer ausgeführt. Alle benötigten Dateien werden in das angegebene Verzeichnis kopiert. 2. manuelle Installation: Hier wird zunächst die OSG-Software in der aktuellsten Version, beziehbar über installiert. Danach müssen die Anwendungsdateien auf den Computer kopiert werden. Vorteil dieser Methode ist, dass eventuell neue Darstellungsmöglichkeiten in den.dlls integriert wurden und nun zur Verfügung stehen. Konfiguration Vor dem Start der Anwendung sollte die Konfigurationsdatei config.xml angepasst werde. Im Auslieferungsstand ist die Konfiguration auf die Verwendung mit dem Projektor, der dem ADV-Labor der FH Köln zur Verfügung steht konfiguriert. Die zur Konfiguration benötigten Felder und deren Wertebereiche sind in der Datei vorgegeben (siehe auch Kaptiel 4.2). Neben der Konfiguration der Anwendung müssen noch die Grafikkarte des Computers und unter Umständen die Einstellung am 3D-Ausgabegerät konfiguriert werden, Im Folgenden geschieht dies exemplarisch für die Testumgebung im ADV-Labor der FH Köln: Computer Hier sollte zunächst der aktuelle Grafikkartentreiber des Hersteller installiert werden 13. In den erweiterten Grafikeinstellung der Grafikkarte die Einstellungen der spezifischen Herstelleroptionen aufrufen. In der Testumgebung ist dies der Reiter Quadro 2 MXR. Hier 13 Zu beziehen über 14

15 muss unter den OpenGL-Einstellungen die Option enable quadbuffered API eingeschaltet werden. In den erweiterten OpenGL-Einstellungen ist die Option ShutterGlases auszuwählen. Falls die für den Betrieb des Projektors benötigte Software noch nicht auf dem System vorhanden ist, ist diese zu installieren. Projektor Nun werden zunächst die beiden Projektoren über diese Software gestartet, ohne dass ein Bildsignal am Projektor anliegt. Als Darstellungsart ist in der Software 3D-Projektion zu wählen. Nun lässt sich über das Testbild die Ausrichtung der beiden internen Projektoren kalibrieren. Liegen die Für die obenbeschrieben Grafikkarte ist an der rückseitigen Schaltkonsole das Geforce -Setting auszuwählen. Gestartet wird die Anwendung von der Kommandozeile mit den Befehl <osgtest.exe> mit der Angabe der aus Maya exportierten kompatiblen Beschreibungsdatei 14. Unter Umständen ist eine Feinjustierung der beiden Pol-Filter vor den Projektoren notwendig, bis der gewünschte 3D-Effekt fehlerfrei umgesetzt ist. 5. Fazit Durch die Programmierung einer recht kurzen auf C++ und Open Scene Graph basierenden Anwendung können in Modellierungswerkzeugen erstellte 3D-Szenen mittel Beschreibungsdateien, 3D-Ausgabegeräten zugänglich gemacht werden. Die Nutzung einer Workbench als Ausgabegerät schafft zwar ein immersiveres Erlebnis als die Darstellung auf einem Monitor, jedoch ist das Erlebnis weniger immersiv als es die Darstellung für AR-Umgebungen erfordert. Im folgenden Kapitel Ausblick wird kurz darauf eingegangen. 6. Ausblick Im Bereich der AR haben sich durchsichtige (engl.: seethrough ) Displays durchgesetzt. Hier sind zum einen zwei Gerätetypen zu nennen, die wie Brillen getragen werden und zwar das Head-Mounted-Display (HMD) und das Virtual Retinal Display (VRD). Eine weitere Möglichkeit ein durchsichtiges Display darzustellen wird mit PDAs und aufgesetzter Kamera erzeugt. Diese Anwendung wird als magis lens bezeichnet. In Verbindung mit Tracking-Systemen ermöglichen es seethrough - Displays ein überzeugenderes Eintauchen in die erweiterte Realität, da die Szene dynamisch an den Blickwinkel des Nutzers angepasst werden kann

16 Quellenverzeichnis [AZUMA97] R.Azuma (1997) A Survey of Augmented Reality Presence: Teleoperators an Virtual Enviroments, S [BIGGS02] J. Biggs, M. A. Srinivasan (2002) Haptic Interfaces. Handbook of Virtual Environments. K. Stanney. London, Lawrence Earlbaum, Inc.: Kapitel 5, S [Bowman04] D. Bowman, E. Kruijff, J. LaViola, I. Poupyrev (2004) 3D User Interfaces: Theory and Practice Boston: Addison-Wesley [Broll05] W. Broll, I. Lindt, J. Ohlenburg, A. Linder (2005) A Framework for Realizing Multi-Modal VR and AR User Interfaces in: UAHCI 2005 [MIL94] P.Milgram, H. Takemura, A. Utsmi, F.Kishiono Augmented Reality: A class of Displays on the reality-virtuality continuum SPIE Vol , Proceedings of Telemanipulator and Telepresence Technologies (S ) 16