Virtuelle Präsenz Ein-/Ausgabegeräte 1 / 37

Transkript

1 Virtuelle Präsenz Ein- und Ausgabegeräte 1 / 37

2 Übersicht Eingabe Ausgabe Hybride Systeme Zusammenfassung 2 / 37

3 Eingabe 3 / 37

4 Tracking (1) Verfolgung bewegter Objekte im Raum Trackingverfahren: optisch mechanisch elektromagnetisch Ultraschall 4 / 37

5 Tracking (2) Verfahren aufgeteilt in drei Schritte: Prädikation: rechnerische Vorhersage Assoziation: Zuordnung früher gemessener Objekte zu aktuell gemessenen Objekten Innovation: gewichtete Zusammenführung von Prädikation und aktuellen Messungen 5 / 37

6 Eye-Tracking (1) Aufzeichnung von Blickbewegungen durch: Retinal Nachbilder Elektrookulogramme Kontaktlinsenmethode Cornea Reflex 6 / 37

7 Eye-Tracking (2) Remote Eye Tracker Fixed-Camera Tilting-Mirror Pan-Tilt Head-mounted Eye Tracker zusätzlich Videoaufzeichnung des Sichtfeldes 7 / 37

8 Datenhandschuh / Datenanzug Früher: Biegesensoren Heute: Bewegungsmessung über faseroptische Kabel oder elektrische Widerstandsmessung Force Feedback 8 / 37

9 3D-Maus Ursprünglich zur Steuerung des Roboterarms der Space Shuttles entwickelt Heute hauptsächlich Einsatz im CAD-Bereich 6 Freiheitsgrade 9 / 37

10 Haptische Systeme Möglichkeit des Erfühlens und Veränderns durch Berührung virtueller Objekte Force Feedback Einsatz unter anderem zur Steuerung von Operationsrobotern 10 / 37

11 Spracheingabe (1) Spracherkennung schwierig Sprecherabhängig vs. sprecherunabhängig Zum Teil Training des Systems nötig Geringer Wortschatz Kontinuierliche Sprache als Problem 11 / 37

12 Spracheingabe (2) Homophone und Phoneme als Problem Verbesserung durch Lippenlesen 12 / 37

13 Gedankeneingabe (1) nicht-invasiv EEG: Messung der Hirnströme Hohe zeitliche Auflösung Begrenzte räumliche Auflösung 13 / 37

14 Gedankeneingabe (2) nicht-invasiv fmrt: Messung des Sauerstoffgehaltes im Hirn höhere räumliche Auflösung recht geringe zeitliche Auflösung 14 / 37

15 Gedankeneingabe (3) invasiv Hirnstrommessung über ein Implantat direkt im Hirn Großes Gesundheitsrisiko! Meist kann nur ein Teil des Hirns erfasst werden 15 / 37

16 Ausgabe 16 / 37

17 3D-Wahrnehmung Visuell: stereoskopisches Sehen Texturen Licht, Reflexionen und Schatten Akustisch: Richtungshören und Entfernungshören 17 / 37

18 Curved Displays Gebogene Leinwand Normale Beamer Überschneidungen der Bilder um Verzerrungen zu verhindern 18 / 37

19 Shutterbrillen Normaler Monitor zeigt abwechselnd zwei verschiedene Bilder Brille verdeckt immer ein Auge Synchronisation mit Grafikkarte Halbe Framerate des Monitors pro Auge 19 / 37

20 Head-mounted Displays Früher CRT, heute LCD oder oled Displays Bildschirm nahe am Auge Dargestelltes Bild wirkt sehr gross Je Auge ein Bildschirm --> räumliche Sicht Bereits bis zu 1280x1024 Pixel Auflösung 20 / 37

21 virtual retinal Displays (1) Projektion eines Rasterbildes auf die Netzhaut Sehr helle LCDs oder Niedrigenergielaser Kleiner als HMD 21 / 37

22 virtual retinal Displays (2) Bessere Qualität als beste Monitore Möglichkeit der Einblendung von Zusatzinformationen in das normale Blickfeld --> Eyetap Einsatz in der Medizin und im Militär 22 / 37

23 3D-Monitore (1) Autostereoskopisches Display Anzeige zweier Bilder gleichzeitig Aufteilung auf die Augen durch Rastersystem Kopfposition muss bekannt sein --> Tracking nötig 23 / 37

24 3D-Monitore (2) Multiview-Systeme: 8-20 Teilbilder Linienraster oder schräg gestellte Streifenmasken für mehrere Benutzer sichtbar Rundumsicht wie bei Hologramm 24 / 37

25 Holographische Displays (1) Mehrere Projektoren oder Mikrodisplays hinter holographischem Bildschirm Ablenkung des Lichts in verschiedene Richtungen Augen sehen verschiedene, zueinander passende Bilder 25 / 37

26 Holographische Displays (2) Bei nur 2 Projektoren lediglich ein Blinkwinkel möglich Bei vielen Projektoren Rundumsicht Einsatz beispielsweise in der Automobilentwicklung 26 / 37

27 Hybride Systeme 27 / 37

28 Locomotion Interfaces (1) Fortbewegung durch Laufen in virtueller Welt Verschiedene Ansätze: Fahrrad Laufband Sphere CirculaFloor Bildwiedergabe durch unterschiedliche Systeme 28 / 37

29 Locomotion Interfaces (2) Fahrrad Basierend auf normalem Hometrainer Kurven fahren durch Lenkerbewegung, Gewichtsverlagerung oder über extra Controller Mehrere Möglichkeiten der Bild- und Tonwiedergabe 29 / 37

30 Locomotion Interfaces (3) Laufband Basierend auf normalem Laufband Bewegung nur in eine Richtung (vor/zurück) Kurven laufen z.b. durch Handbewegungen Mehrere Möglichkeiten der Bild- und Tonwiedergabe 30 / 37

31 Locomotion Interfaces (4) Sphere Person innerhalb einer großen Kugel Kugel beweglich gelagert Bewegungen in alle Richtungen möglich Head-mounted Display 31 / 37

32 Locomotion Interfaces (5) CirculaFloor Bestehend aus vier beweglichen Kacheln Arbeitet in zwei Phasen: Tracking Bewegen der Kacheln Anwender kann jederzeit in jede Richtung laufen Head-mounted Display 32 / 37

33 CAVE (1) Vorbild: Holo-Deck aus Star Trek Mehrere Projektoren projizieren rundum Räumliches Sehen durch Shutterbrille 33 / 37

34 CAVE (2) Bewegung und Interaktion durch Joystick 8-Kanal-Sound-System Tracking bietet Möglichkeit, hinter Objekte zu schauen 34 / 37

35 Zusammenfassung Tracking allgemein Diverse Eingabesysteme Grundlagen der 3D-Wahrnehmung Diverse Ausgabesysteme Hybridsysteme 35 / 37

36 noch Fragen? / 37

37 37 / 37

38 Bildnachweis (1) Folie 1: Folie 3: Folie 6: Folie 7: Folie 8: Folie 9: Folie 10: Folie 11: Folie 12: Folie 13: Folie 14: Folie 15: (implantat-gehirnsteuerung.jpg) Folie 16: Folie 18: Folie 19: Folie 20: Folie 21: Folie 22 Folie 23: Folie 24: Folie 25: Folie 26: 38 / 37

39 Bildnachweis (2) Folie 27: Folie 28: Folie 29: Folie 30: Folie 31: Folie 32: Folie 33+34: Folie 37: 39 / 37