Virtuelle Präsenz: 3D-Ausgabegeräte. Oliver Hoffmann. Gliederung: CAVE TOWSIM Virtual Tübingen Fazit 1 / 29

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1 Virtuelle Präsenz: 3D-Ausgabegeräte Oliver Hoffmann Gliederung: CAVE TOWSIM Virtual Tübingen Fazit 1 / 29

2 I CAVE 2 Grundlegendes Entwickelt von der Electronic Visualization Lab Rekursives Akronym: Cave Automatic Virtual Environment Neuere Systeme basierend auf CAVE sind: ImmersaDesk IWall Bereits über 2 Dutzend CAVE Systeme sind im Einsatz. Entwickelt für Konferenzen - mehrere Personen gleichzeitig. 2 / 29

3 3 Hardware Surround-Screen, Surround-Sound Virtual Reality System Würfel mit 3 x 3 x 2,7 Meter aus 3 Bildschirmen Electrohome Marquis 8000 Projektoren: 1024 x 768 in Stereo bei 96 Hz. Flexibles VR Display 3 / 29

4 4 Software CAVE Library Funktionen zur Entwicklung von CAVE Programmen Synchronisierung von CAVE Programmen / Wänden CAVE Simulator Erstellen der virtuellen Umgebung, Definieren und Testen von Vorgängen CAVEviewer Einfach zu bedienen - ohne Vorwissen nutzbar In Planung: Erweiterungen für bekannte Graphik-Bibliotheken und Toolkits 4 / 29

5 5 Funktionsweise Bewegungssensoren an den Händen und am Kopf Bilder werden mit Spiegeln auf Wände / Decke projiziert Können mit Stereo-Brillen betrachtet werden 5 / 29

6 6 Einsatzgebiete des CAVE Systems 6 / 29 Engineering Design Medizin Biologie Marketing Andere

7 7 Anwendungsbeispiele a Kathedrale von Cluny in Frankreich (wurde zerstört während der französischen Revolution) 7 / 29

8 b PathSim Modellierungs- und Simulations-Engine für Biologen und Virologen Kein eigentliches CAVE Projekt 8 / 29

9 c Entwicklung eines Herzens Herz eines 48 Stunden alten Küken-Embryos 9 / 29

10 II TOWSIM 2 Einführung Simulationssoftware für Fluglotsen Ursprünglich für den U.S. Luftraum Weltweit eingesetzt Simuliert nicht nur die sich in der Luft befindlichen Flugzeuge sondern auch sämtliche Displays und Armaturen eines Towers Auch eingesetzt zum Entwickeln von Flugzeugmodellen / Displays 10 / 29

11 3 Features Erweiterbar Sehr flexibel Keine Supercomputer benötigt Realistische und individuelle Flugzeugmodelle Realistische Wetter-Simulation Aufnahme/Wiedergabe - Möglichkeit für die gesamte Simulation in Verbindung mit einem Auswertungstool. Soundgenerator Integrierte Spracherkennung / Sprachausgabe von simulierten Piloten 11 / 29

12 4 Beispiel Flexibilität: ATCoach Ableger der TOWSIM Software Testen von Funktion, Integration, Performance und Akzeptanz von neuen Systemen 12 / 29

13 5 Hardware Dual Pentium 4 mit mindestens 2.5 GHz mindestens 512 MB Arbeitsspeicher mindestens 30 GB Festplattenspeicher Grafikkarte mit mindestens 1600 x / 29

14 6 Software Exercise Engine Master Exercise Control Station Pseudo-Pilot Station Radar Lighting Application Weather Simulation / 29

15 a Master Exercise Control Application Dient zur Konfiguration und zum Starten und Überwachen von Übungen 15 / 29

16 a Pseudo-Pilot Station Für Fluglotsen 2 Displays welche die aktuelle Verkehrssituation im Luftraum anzeigen 16 / 29

17 b Approach Radar Zeigt einen sämtliche Flugzeuge mittels Radar auf einem hochauflösenden Monitor an. Gesteuert wird mittels Touchscreen und Maus. 17 / 29

18 c Ground Radar Zeigt auf dem Boden befindliche Flug- und Fahrzeuge mittels Radar an. Gesteuert mittels Touchscreen und Maus. 18 / 29

19 d Aerodrome Lighting Panel Für Platzlotsen Kann z.b. einzelne Leuchtstreifen und Stoppzeichen an/ausschalten 19 / 29

20 e Wetter-Simulation Legt dynamisch das virtuelle Wetter während der Simulation fest III 20 / 29

21 IV Virtual Tübingen 1 Zweck Erforschung der Navigation von Menschen im Alltag (anhand einer virtuellen Umgebung) Nachteile einer realen Welt: Keine Einflussmöglichkeit auf den Aufbau der Städte und die Art der Interaktion der Versuchspersonen. Bisher: Vereinfachter Aufbau einer 3D-Welt (block world oder Labyrinth). Dank fortschreitender Computertechnik ist es nun möglich, eine sehr realistische 3D-Welt zu erzeugen 21 / 29

22 2 Experimente Welche Informationen benötigt der Mensch zur Navigation? Wie handelt der Mensch in Abhängigkeit von seiner Wahrnehmung? Wie wirken sich Veränderungen einer vertrauten Umgebung auf das Gedächtnis aus? 22 / 29

23 3 Warum Tübingen? Innenstadt von Tübingen ist sehr komplex Standort des Labors ist Tübingen 23 / 29

24 4 Erstellen der 3D-Umgebung Zwei Phasen: a Geometrie Ausgangsdaten wurden von der Gemeinde zur Verfügung gestellt Aber: Detaillierte Informationen mussten manuell ermittelt werden 24 / 29

25 b Texturen Zeitaufwändigster Teil. Problem: Photographierte Bilder litten unter Verzerrungen = > CorTex 3 Schritte: Erstellen der Textur Perspektiven-Korrektur Farb- und Helligkeitskorrekturen 25 / 29

26 5 Ausstattung des Labors a Hardware Ausgabe Großer gewölbter Bildschirm (7m breit, 3,15m hoch) Onyx2 Graphik-Computer Soft edge-blending Hardware 3 Projektoren, Gesamtgröße: 3500 x 1000 Pixel Sichtwinkel von 180 horizontal und 55 vertikal. 26 / 29

27 b Hardware Eingabe Fahrrad: Force-Feedback Effekt für Pedale Auto: Lenkrad und Pedale aus einem Auto Tachometer auf einem LCD 27 / 29

28 c Software MultiGen Creator, Photomodeler CorTex Selbst erstellte Software basierend auf IRIS Performancer Graphik-Bibliothek und MultiGen-Paradigm Vega VR-Software OpenGL und QT 28 / 29

29 V Fazit a CAVE b TOWSIM c Virtual Tübingen 29 / 29 Sehr flexibel Teure Spezialhardware Sehr viele Einsatzgebiete, hauptsächlich Forschung und Entwicklung Sehr speziell Läuft auf normalen Rechnern Hauptsächlich zum Training, vereinzelt zur Entwicklung Sehr speziell Relativ teure Spezialhardware Wird nur in der Forschung eingesetzt