Ja, guten Tag zusammen. Ich möchte heute auch,
bevor wir in unsere fachliche Materie wieder einsteigen, noch einen organisatorischen Hinweis weitergeben.
Ich bin vom Studienbüro gebeten worden, Ihnen zu sagen,
dass Sie sich zu den Prüfungen zu diesem Semester anmelden können,
vom 17. Januar an. Das heißt also,
das gilt für alle Prüfungen, nicht nur für die IVC-Prüfung,
grundsätzlich zu allen Prüfungen zu den Lehrveranstaltungen,
die jetzt in diesem Semester stattgefunden haben.
Und für die Prüfungsblöcke im Studienbüro verzeichnet sind,
können Sie sich anmelden, ab 17. Januar. So,
das als kleiner Hinweis vorweg,
damit Sie nicht unnötig jetzt vielleicht vor Weihnachten noch ins Studienbüro
laufen und sich zu einer Prüfung anmelden möchten und dann gleich
wieder weggeschickt werden.
17. Januar ist der Stichtag
Heute wollen wir beginnen mit dem Kapitel Real Time Interactive Media.
Und ich möchte Ihnen... Hier nach einer kleinen Einführung in die Materie,
in der ich Ihnen ein wenig über Anwendungsgebiete der virtuellen Realität,
das wird der Kern dieses Kapitels sein,
Anwendungsgebiete virtueller Realitäten, Aktivitäten auf dem wissenschaftlichen Bereich,
worüber gearbeitet und wie hört man davon,
wo sieht man etwas dazu.
Und einen kleinen Überblick über die Literatur geben,
die es zu diesem Gebiet virtueller Realitäten gibt.
Dann im zweiten Kapitel wollen wir uns etwas intensiver mit
Computerunterstützter Animation beschäftigen
Und da werden wir sehen, dass es da sehr stark darauf ankommt,
dass man möglichst glaubwürdig erscheinende Realitätsnahe, virtuelle Darsteller, Characters entwickelt, beschreibt.
Und darum wollen wir uns im dritten Kapitel dann noch
mit einigen Besonderheiten virtueller Darsteller beschäftigen, also zum Beispiel,
was natürlich für uns im Bereich der Grafik wichtig ist,
ihre äußere Erscheinung,
wie kann man die äußere Erscheinung speziell auch die Haut möglichst realitätsnah beschreiben,
modellieren.
Und dann wollen wir einmal sehen, wie sich virtuelle Darsteller
mit virtuellen Objekten beschäftigen können. Das heißt,
wenn wir also eine virtuelle Welt beschreiben,
in der sowohl die Darsteller virtuell sind,
als auch virtuelle Gegenstände in der Welt herumstehen in
den Szenen,
wie können die miteinander interagieren
Und dann wollen wir uns mit einem ganz wichtigen Punkt beschäftigen,
der Gesichtsanimation. Wie können wir virtuelle Darsteller so modellieren,
dass ihr Gesichtsausdruck der Szene,
in der sie gerade agieren,
auch angemessen ist,
dass sie also nicht irgendetwas Trauriges erzählen und dabei so von
einem Ort zum anderen grinsen oder sonst irgendetwas nicht ganz adäquates machen,
sondern eine angemessene Mimik
auch zeigen
Und schließlich wollen wir uns mit autonomen virtuellen Darstellern beschäftigen,
also solchen virtuellen Darstellern,
die von sich aus agieren und die nicht in irgendeiner Weise
von realen Menschen oder Programmen unmittelbar gelenkt sind.
Und schließlich zum Abschluss wollen wir uns da noch ein kleines wenig
ein wenig mit typischer Hardware für die Interaktion mit virtuellen Welten beschäftigen.
Hardware,
wie sie jetzt schon im Einsatz ist
Und Hardware, die in der Entwicklung ist,
die sicherlich die Interaktion mit virtuellen Welten in der näheren Zukunft auch sehr stark beeinflussen wird.
So, nach diesem kleinen Überblick möchte ich in das erste Kapitel,
Kapitel einsteigen. Wir wollen uns hier einmal ansehen.
Was ist eigentlich virtuelle Realität? In der Regel abgekürzt mit
VR, virtual reality, auch im Englischen.
Virtuelle Realität als Wissenschaft von der Illusion. Zunächst möchte ich Ihnen auch hier,
in vorhergehenden Kapiteln einen kleinen geschichtlichen Überblick geben,
damit sie sehen, dass VR,
Virtual Reality nicht etwas ist,
das irgendwie erst in den letzten paar Jahren auf den Markt gekommen ist und zum Gesprächsthema unter Computergrafikern geworden ist,
sondern dass da durchaus schon eine längere Entwicklung hinter steckt.
Und dann wollen wir noch einmal uns einen Überblick über
die Gebiete der Computergrafik und Geometriemodellierung machen,
die wir als Grundlagen für die Virtual Reality
auch verwenden wollen und müssen
Dann wollen wir die Grundkonzepte der VR betrachten,
die sich irgendwo zwischen Immersion und Präsenz aufspannen,
uns das Kontinuum von Realität bis hin zur Virtualität und allem,
was dazwischen steckt.
Einmal kurz ansehen. Typische Anwendungsbeispiele für VR-Systeme,
einmal Revue passieren lassen und sehen,
wo braucht man das eigentlich überall,
außer in Computerspielen
Und zum Abschluss möchte ich Ihnen einen Überblick über einschlägige Konferenzen,
Symposia, Workshops auf dem Gebiet der virtuellen Realitäten
geben und einen kleinen Überblick über Literatur zu dem Thema.
Ja, virtuelle Realität ist also die Wissenschaft von der Illusion.
Eine wichtige Voraussetzung für Systeme der virtuellen Realität ist die Echtzeit
bei der Verarbeitung bei der Arbeit mit solchen Systemen.
Wir wollen als Menschen, die in VR-Systemen mit VR-Systemen interagieren,
natürlich wirklich in Echtzeit interagieren und nicht auf das System warten müssen.
Das System muss also ganz spontan und unmittelbar auf das,
was wir machen, reagieren können. Und was natürlich ganz wesentlich über den Kernbereich unserer Veranstaltung und im Modul IVC hinausgeht,
ist, dass wir in VR-Systemen eben nicht nur unsere optische Wahrnehmung ansprechen wollen,
sondern möglichst viele Sinneskanäle ansprechen wollen und wir wollen im Laufe dieses Kapitels dann einmal sehen,
welche anderen Sinneskanäle wir noch ansprechen wollen, können,
sollten, damit VR wirklich realitätsnadel ist.
Das heißt, damit der Begriff Realität auch wirklich irgendwo gerechtfertigt wird,
was da möglich ist, wie man damit umgehen kann,
was vielleicht im Moment noch nicht so möglich ist
Ja, ein ganz wesentlicher Gesichtspunkt der virtuellen Realitäten ist,
dass wir da eine Illusion erwecken wollen, die glaubwürdig ist.
Das heißt, wir wollen also,
wenn wir VR-Systeme entwickeln,
nicht unbedingt eine künstliche Welt modellieren und den Benutzeranden und Benutzern vorgaukeln,
die fortbar weit von unserer normalen Welt,
wie wir sie in der tatsächlichen Realität
um uns her sehen,
Das sollte also möglichst weitgehend übereinstimmen und glaubwürdig sein.
Es sollten da Dinge passieren,
die in der Regel auch in unserem ganz normalen,
in unserer ganz normalen realen Umwelt auch in dieser Form passieren.
Das bedeutet nicht, dass wir hier und da uns
nicht auch mal über physikalische Gesetze ein wenig wegsetzen können,
um irgendwie die Aufmerksamkeit der betrachtenden Menschen und der Menschen,
die in solchen VR-Systemen arbeiten und damit umgehen,
besonders zu erwecken
Aber im Wesentlichen sollte die Abweichung zwischen der virtuellen Realität und der tatsächlichen Realität nicht zu groß sein,
um die Menschen nicht irgendwie den Menschen nicht irgendwie etwas vorzugaukeln,
was sie überhaupt nicht kennen, was ihnen nicht vertraut ist.
Ja, dann brauchen wir natürlich für solche virtuellen Realitäten ganz effiziente und bequem zu handhabende Interaktionsmöglichkeiten,
Navigationsmöglichkeiten, sodass Menschen, die mit solchen VR-Systemen umgehen,
sich nicht irgendwo im virtuellen Raum verlaufen.
Sie sollten also da sich genauso zurechtfinden können, wie im realen Raum.
Und sie sollten möglichst natürlich mit der virtuellen Welt interagieren können,
so wie wir mit unserer ganz normalen Umwelt auch hinteragieren können.
Ja, die aktuelle Technologie ist inzwischen sehr weit fortgeschritten. Wir können also reale Objekte,
das haben wir gesehen im Bereich des Fotorealismus,
schon sehr gut reproduzieren,
in ihrer Form sehr gut detailliert beschreiben und grafisch darstellen,
so wie wenn sie tatsächlich existierten und fotografiert worden wären bzw.
gefilmt worden wären und so können wir das eben in eine virtuelle Welt dann auch wieder hinein projizieren.
Von daher sind wir schon recht gut, aber wie wir gesehen haben,
sind die wirklich guten Fotorealistischen Darstellungen noch sehr aufwendig.
Und die zur Verfügung stehende Hardware ist noch nicht wirklich in der Lage,
dass in Echtzeit immer wiederzugeben, sodass wir also mit den Objekten,
die wir in unsere virtuelle Welt gestellt haben,
mit der unsere virtuelle Welt ausgestattet ist,
tatsächlich in einer fotorealistischen Interaktion umgehen können.
Da muss sich also noch einiges tun und da wird sich
sicherlich einiges tun. Wir haben gesehen, dass die Leistungsfähigkeit
der Computer in den letzten Jahren, gewaltig gestiegen ist.
Und Dinge, die vor zehn Jahren noch gar nicht
möglich erschienen, inzwischen ganz selbstverständlich geworden sind.
Und wenn diese Entwicklung mit diesem Tempo weitergeht,
dann werden wir virtuelle Welten auch in wenigen Jahren mit wirklich
präzisem Fotorealismus und unter Ansprechen noch andere Sinneskanäle als der Optischen,
sehr gut beschreiben können und den Benutzern solcher Welten zur Verfügung stellen.
Zunächst einmal ein kleines bisschen geschichtliches. Virtuelle Realitäten sind irgendwo,
auch wenn der Begriff noch nicht unbedingt von Anfang an verwendet
worden ist, schon recht lange bekannt.
1920, 1962, ich bin nicht so weit zurückgehen,
1962 hat Norton Heiling ein sogenanntes Sensorrama entwickelt,
gebaut als Laborsystem.
Das war ein multisensorisches Fahrzeug
Indem er mit vorgefertigten Aufzeichnungen gearbeitet hat. Und man konnte damit also
durch eine Welt fahren, die in der Realität tatsächlich existierte,
die er dann eben gefilmt hat oder fotografiert hat.
Und man konnte dann also zwischen diesen Fotografien der realen Welt
praktisch virtuell herumreisen und auf die Weise eine reale Welt explorieren.
Man kann also sich vorstellen,
das war so etwas wie ein noch relativ einfacher Vorgänger dessen,
was Google inzwischen mit Street View macht.
Ja, also das kennen Sie,
glaube ich,
Und etwas Ähnliches, wie Google das jetzt macht,
um das Street View zu realisieren, ist dann auch schon sehr bald.
In der Computergrafik im Bereich der virtuellen Welten mitentwickelt worden
. Ja, das war 1962. Das immerhin schon ein halbes Jahrhundert her.
Und dieses multisensorische Fahrzeug von Noten Heiling war zwar sehr immersiv,
weil es eben ein Fahrzeug war,
in dem man wirklich drin sitzen konnte und sich fühlte,
wie in einem Fahrzeug und dann eben durch die virtuellen Fensterscheiben,
sprich Bildschirme, dann eine Umgebung, war optisch wahrnehmen konnte,
die allerdings dann auch real existierte.
Die war nicht modelliert und fotorealistisch dann generiert,
sondern eine real existierend und aufgezeichnete Umgebung wurde dann dargestellt.
Interaktiv war das im Prinzip so gut wie gar nicht.
Aber drei Jahre später hat Ivan Sutherland,
den Namen haben sie schon mehrfach gehört im Rahmen dieser Vorlesung,
er ist wirklich einer der Pioniere, dem auf unterschiedlichen Gebieten der Computergrafik,
hat Ivan Sutherland seine Ideen von einem Fenster in eine virtuelle Welt veröffentlicht und hat dem Ganzen den Titel The Ultimate Display gegeben.
Und da hat er also schon sehr genau beschrieben,
wie er sich das vorstellte,
dass man praktisch durch einen Bildschirm wie in eine andere Welt hineinschaut und diese Welt dann wahrnehmen kann,
wie eine reale Welt, die aufgezeichnet worden ist,
aber eben auf der anderen Seite des Bildschirms praktisch eine Welt vorfindet,
die nicht mehr real gewesen ist, sondern praktisch,
Computer generiert von vorne bis hinten.
Und damit hat er das vorweggenommen,
was für heute im Bereich der virtuellen Realitäten über die Möglichkeiten
der fotorealistischen Computergrafik tatsächlich schon realisieren.
Kurze Zeit später, 191968, hat er sein erstes sogenanntes
Head Mountain Display vorgestellt.
Ein Head Mountain Display ist der Begriff bekannt
Kann sich jemand darunter überhaupt nichts vorstellen?
Sind allen geläufig. Die Dinger gibt es ja heute auch
schon in sehr eleganter Form auf dem Markt.
Ich habe damals Bilder, Fotografien von Ivan Sutherlands,
ersten Prototypen für Head Mounted Displays gesehen und habe zunächst gedacht,
das könnte ein bisschen schwierig werden.
Und das könnten bis ein paar Probleme haben,
sich in der Realität, in der Praxis durchzusetzen.
Das waren nämlich Geräte, die waren gewaltig groß.
Da waren vorne als Bildfirma für jedes Auge ein Bildschirm richtige CRTs,
also richtige Bildröhren angebracht, mit Bildfirmen,
die immerhin groß genug waren, dass jedes Auge was zu sehen bekam.
Diese Bildröhren wagten natürlich auch weit in den Raum hinein.
Und das Ganze war mit viel Elektronik, die Elektronik war zu der Zeit
1968. Das ist ja auch schon fast ein halbes Jahrhundert her.
Noch nicht so klein, wie sie das heute ist.
Das war also auch schon noch relativ gewaltig,
sodass dieses gesamte Head Mounted Display ein gewaltiger Apparat war,
der dem Benutzer einem kräftigen Mann auf den Kopf gesetzt worden war.
Und der kräftige Mann musste also bestimmt eine Nackenmuskulatur Untertitel
Zu der Zeit nur einfache Liniengrafiken dargestellt werden konnten.
Hochauflösende Rassegrafiken, wie wir das heute von allen Handheld-Devices kennen,
gab es zu der Zeit noch nicht. Das waren Zukunftsträume,
von denen aber Herr Southerland zu der Zeit tatsächlich schon geträumt hat.
Aber realisiert hat er das also noch mit den Bildschirmen,
die nur ganz einfache Linien, Grafiken wiedergaben,
die aber durchaus in der Lage waren,
dreidimensionale Kantenmodelle von den virtuellen Umgebungen die modelliert worden waren mit einem Geometriemodellierer,
wie wir das jetzt auch kennengelernt haben.
Den Menschen zu zeigen und vor Augen zu halten und ihnen wirklich
einen dreidimensionalen Eindruck zu vermitteln. Ja, das war 1968.
Da gab es also praktisch das erste Head Mountain Display.
Und zehn Jahre später haben Lippmann und Pfiffer vom MIT in
Cambridge bei Boston Ihr Aspen-Movie-Map entwickelt, da haben sie,
sind sie mit vier Kameras durch die Straßen der Stadt gefahren und haben praktisch die Umgebung ihrer Fahrt aufgenommen und diese Filme,
die sie da aufgenommen haben, als Grundlage verwendet für einen Fahrsimulator.
Und man konnte dann eben mit einem solchen Fahrsimulator,
sprich mit einem quasi eine Automobilkabine, in deren Fenster die Umgebung,
die von den Kameras aufgenommen wurde, eingeblendet wurde,
also Bildfirme,
auf die Bildfirme gebracht wurde und dann hatte man also beim Fahren wirklich den Eindruck,
dass man in diese Stadt hineinsieht,
man konnte aus allen Fenstern sehen und überall den richtigen optischen Eindruck von der Stadt bekommen und dann mit dem Fahrzeug auch so mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten fahren und ähnliches,
damit also schon einen sehr guten Simulator für die Zeit zur Verfügung hatte.
Und das ist ja im Prinzip das Gleiche,
was in Google Straight View heute gemacht wird,
wo ja auch diese Fahrzeuge mit den Kameras durch die Straßen
fahren und die Umgebung aufnehmen und speichern und sie können dann online diese Views benutzen und eben auch durch die Straßen fahren,
sich durch die Straßen bewegen und die Straße,
die Häuser an den Straßen und so weiter ansehen
Ja, und dann seit Mitte der 1980er Jahre haben wir dann
eine Entwicklung von VR-Systemen, wie wir sie heute auch kennen,
die also tatsächlich praktisch VR-Systeme im heutigen Sinne sind.
Da hat zum Beispiel die NASA hier Pilot-Training-System entwickelt und zur Verfügung gestellt.
Und das sind VR-Systeme mit typischer VR-Hardware, die immer weiterentwickelt, auch heute noch existiert.
Anfang der 1990er Jahre Wie gab es dann die erste Cave?
Cave ist eine Abkürzung, steht für Cave Automatic Virtual Environment.
Und das ist eben eine, tja,
man kann es sich vorstellen, wie ein Raum,
ein quaderförmiger Raum,
also ein ordentlich zurechtgeschnittene Höhle,
die Wände hat,
auf denen man im weitestentwickelten Fall an allen sechs Wänden dieses
Quadderförmigen Raumes die virtuelle Umgebung sehen kann und damit also eine
virtuelle Umgebung schaffen kann,
die einen total umgibt
So. Um virtuelle Umgebungen machen erstellen zu können,
brauchen wir einige Grundlagen aus der Computergrafik,
die ihnen inzwischen alle bekannt und vertraut sind.
Da brauchen wir also zunächst einmal Koordinatensysteme,
mit denen wir die Platzierung innerhalb der virtuellen Umgebung vornehmen können.
Wir brauchen die Transformationen, die sie kennengelernt haben,
damit wir unsere Objekte innerhalb der virtuellen Umgebung bewegen können,
richtig bewegen können,
damit wir uns selbst innerhalb der virtuellen Umgebung bewegen können und
die virtuelle Bewegung aus unterschiedlichen Perspektiven wahrnehmen können.
Wir brauchen Projektionen,
um die virtuelle Umgebung dann auf unsere Perspektive hin richtig zu
projizieren und auf unserem Bildfirmen sei das nun eine Brille,
ein Hit Mounty Display,
ein Bildfirm vor unseren Augen oder eine Cave,
die uns komplett umgibt,
projizieren zu können
Dann müssen wir mit der Physiologie des Sehens vertraut sein,
damit wir wissen, was wir Menschen zumuten können,
wenn wir ihnen eine virtuelle Welt vorgaukeln wollen,
was worauf müssen wir achten,
was aus der natürlichen Welt müssen wir sehr natürlich und sehr präzise wiedergeben,
worauf können wir unter dem Gesichtspunkt des Zeitgewinnes und unter dem Gesichtspunkt der Echtzeitverarbeitung,
worauf können wir verzichten,
wo müssen wir also die natürliche Umwelt nicht so präzise wiedergeben und ähnliches,
das sind praktisch Fragen, die wir beantworten können,
wenn wir die Physiologie des Sehens richtig verstehen und dieses Verständnis richtig umsetzen.
Wir müssen mit Licht und Farbe arbeiten können. Wir müssen wissen,
wie wir als Menschen den Raum, den dreidimensionalen Raum wahrnehmen und wie wir
diese Wahrnehmung dann auch modellieren können für die Wahrnehmung der virtuellen Welt.
Dann müssen wir Kameramodelle beherrschen. Das ist etwas,
das Sie im Wesentlichen bei Leonie Treschler Fischer gelernt haben.
Wir müssen Sowohl lokale als auch globale Beleuchtungsmodelle beherrschen und wissen,
wo wir welche Form von Beleuchtungsmodellen wie einsetzen können,
um eine virtuelle Umgebung möglichst überzeugend darstellen zu können.
Wir müssen sehen, wie weit wir Fotorealismus einsetzen wollen können,
um eine überzeugende virtuelle Welt darzustellen.
Wir wissen, dass wir sehr viel über Texturen machen können
Und da sehr viele Details, die wir in unserer natürlichen Umwelt vorfinden,
dann vereinfacht darstellen können und trotzdem überzeugen und ähnliche Dinge.
Dann aus dem Bereich des geometrischen Mordellierens müssen wir unsere Formbeschreibungsverfahren beherrschen,
also konstructive solity armetry,
dass sie in ihrer Übungsaufgabe verwenden, die begrenzungsbasierte Repräsentation,
die wir im Kapitel geometrisches Modellieren näher kennengelernt haben und andere Verfahren der Formbeschreibung,
geeignet sind, möglichst schnell ausgewertet zu werden in einer virtuellen Umgebung,
in der sich Menschen in Echtzeit bewegen können sollen.
Dann haben wir gesehen, dass wir unsere Objekte modellieren können,
in Form von kontinuierlich gegründen oder triangulierten Oberflächen und wir müssen sehen,
wo müssen, dürfen wir wie weit abstrahieren und in Triangulation gehen oder andere polyetrische Oberflächenfarmen,
wo müssen wir kontinuierlich gekrümmte Oberflächen einsetzen,
damit wir den Realismus besser fassen können.
Und schließlich müssen wir etwas, womit wir uns im Bereich
des geometrischen Mordellierens in diesem Semester noch nicht beschäftigt haben.
Eine Art der Formbeschreibung in Detailstufen durchführen können.
Und wir wollen uns das gleich auch mal etwas näher ansehen.
Und wir müssen die Rendering Pipeline beherrschen,
die in Grafiksystemen heute überall einigermaßen standardisiert enthalten ist
Die Formbeschreibung in Detailstufen, Level of Detail in der Angel sechs Literatur,
die benötigen wir um die Geschwindigkeit in VR-Anwendungen zu erhöhen.
Wenn wir uns das Sehen,
den Vorgang des Sehens einmal genauer vornehmen, dann stellen wir fest,
dass wir in der Regel unsere Aufmerksamkeit immer auf einen bestimmten Punkt und seine nähere Umgebung fokussieren,
Und dass wir bei der Gelegenheit nicht unbedingt jedes Detail genau wahrnehmen,
das weiter weg ist von diesem Punkt.
Und wenn sie zum Beispiel daran denken,
dass sie mit einem Autor durch eine Straße fahren,
dann sollten sie in der Regel ihre Aufmerksamkeit auf die Straße
vor sich richten, auf der sie sich vorwärts bewegen.
Und wenn sie das tun,
dann werden sie wahrscheinlich überhaupt nicht so richtig wahrnehmen,
mit welcher Art von Schrauben die Verkehrsschilder an den Pfosten,
rechts und links der Straße angebracht worden sind.
Wenn Sie zu Fuß gehen, muss sich neben so ein
Verkehrsschild stellen und das angucken und vielleicht Fachleute im Bereich der Mechanik sind,
dann gucken Sie sich das an und sehen, aha,
das ist eine Dreieizöller-Schraube oder was auch immer.
Mit der ist das an der Stelle angebracht und so.
Das sieht man dann, genau, weil das Ding ja da ist.
Aber wenn Sie dann vorbeifahren, nehmen Sie nicht einmal in der Regel,
nicht einmal wahr, dass er überhaupt Schrauben irgendwo existieren.
Oder Sie nehmen überhaupt nicht wahr, dass an den Türen der Häuser,
an denen sie vorbeifahren, Schlösser sind, mit Schließzylinder,
die daraus zugucken und sie nehmen dann garantiert nicht wahr,
welche Marke von Schließzylindern an welcher Tür ist.
Etwas, das sie garantiert wahrnehmen,
wenn sie wie ein Briefträger zu Fuß auf die Tür zugehen und den Briefschlitz öffnen,
um etwas reinzuwerfen, dann können sie auch auf den Türgriff schauen und feststellen,
ach,
da ist ein Schließzylinder der Firma
sowieso drin
Ja, dann nehmen sie das wahr. Das heißt,
das ist Information, die ist im Prinzip vorhanden,
muss aber nicht unbedingt immer zur Verfügung gestellt werden.
Und dann muss man sich überlegen, unter welchen Bedingungen ist es wichtig,
diese Information, die wirklich bis ins Detail gehen kann,
darzustellen und wo kann man auf die Darstellung dieser Information verzichten?
Also ein Kriterium ist,
was liegt gerade im Zentrum unserer Aufmerksamkeit Oder der Aufmerksamkeit der Personen,
die mit dem VR-System oder mit der virtuellen Welt interagieren.
Was liegt im Zentrum der Aufmerksamkeit dieser Personen?
Und was nicht? Und das, was im Zentrum der
Aufmerksamkeit liegt, das muss mit hoher Präzision dargestellt werden.
Das, was irgendwo außerhalb liegt, können wir ungenauer darstellen.
Da reicht es, wenn es angedeutet ist,
sodass man merkt, aha,
da ist so etwas
Das andere Kriterium, das den Level of Detail in
der Darstellung steuern kann und muss, ist die Entfernung,
die eine betrachtende Person von dem dargestellten Objekt einnimmt.
Wenn ich also wieder, wie der Briefträger,
direkt vor der Tür stehe und auf die Klingelbrücke und dabei
die Tür bewundere,
dann sollte die Tür
in allen Details wiedergegeben werden
Wenn sich derselbe Briefträger jetzt umdreht und das Haus auf der gegenüberliegenden Straßenseite betrachtet,
das 30, 40, 50 Meter entfernt ist,
dann muss die Haustür dieses Hauses nicht mehr in jedem Detail dargestellt werden,
sondern dann reicht es,
wenn die wesentlichen Bestandteile der Haustür dargestellt werden,
sodass man die wiedererkennt, wenn man sich der Haustür nähert.
Das ist also die Steuerung der Detailgenauigkeit in Bezug auf die Entfernung der Betrachtung.
Das heißt also, wir haben eine hohe Detailgenauigkeit,
wenn wir direkt vor dem Gegenstand stehen, den wir betrachten.
Und wir haben eine niedrige Detailgenauigkeit, wenn wir weiter entfernt sind.
So, wie kriegen wir das hin? Wir können bei
der geometrischen Modellierung die Komplexität unseres Modelles unterschiedlich halten.
Wir können also die Anzahl der Polygone, bei Objekten,
die aus der Nähe betrachtet werden sollen, hochlegen und bei Objekten,
die auf größere Entfernung betrachtet werden, geringer halten.
Dadurch entstehen automatisch weniger 3D-Objekte und der Berechnungsaufwand wird automatisch geringer
Dann können wir Texturen unterschiedlich aufgelöst auftragen. Das heißt,
wir können also für, sagen wir,
bleiben wir beim Bild der Haustür,
wenn wir direkt vor der Haustür stehen,
dann können wir zum Beispiel eine hübsche Scheibengardine,
die hinter der Haustürscheibe ist und auf der schöne Blümchen sind und wirklich für jedes Blümchen detailliert darstellen,
wenn wir auf der anderen Straßenseite sind,
reicht praktisch ein Mittel der Gesamtfarbe des Gesamtfarbeeindruckes unserer Gardine,
die hinter der Fensterscheibe ist.
Wenn da also irgendwie rot und gelb rote,
gelbe Blüten auf der Gardine sind, dann scheinen die von
50 Meter Entfernung wahrscheinlich wie ein irgendwie kontinuierliches Orange auszusehen.
Und dann reicht es, wenn wir die Gardine auch in
einem kontinuierlichen Orange darstellen und nicht jedes einzelne Blütenblatt mit darstellen.
So, Das sind also die wesentlichen Gründe für die Einführung
von Detailstufen und für die Einführung unterschiedlicher Levels of Detail.
Und man könnte jetzt sagen, okay,
wir machen einfach so eine Sammlung unserer Objekte,
in unserer virtuellen Welt und wir stellen, wir speichern jedes Objekt in,
sagen wir, einem halben Dutzend Detailstufen ab.
Das sind schon eine ganze Menge und dann können wir also sagen,
wir können auf die Haustür zugehen Und wenn wir ihr näher kommen,
dann würden wir immer eine Detailstufe weiterschalten in unserer grafischen Darstellung.
Und mehr Details reinbringen, sodass wir also so nach und
nach eine immer höhere und bessere Auflösung haben.
Das macht man im Prinzip auch. Das Problem,
das sich dadurch ergibt, ist aber, dass wir sogenannte Popping-Effekte erzeugen.
Das heißt, wenn wir also zum Beispiel,
wenn wir zum Beispiel so wenige Detailstufen haben,
dann tauchen plötzlich Einzel Zeiten im Bild auf, die vorher gar nicht da gewesen sind.
Man geht auf die Tür zu. Eine ganze Zeit sieht man vor sich,
dass die Tür irgendwo so einen schließt, Beschlag hat,
einen Griff oder eine Türklinke,
einen entsprechenden Beschlag daran und ganz plötzlich von einem Augenblick auf den anderen taucht dann auch noch.
Der schließt Zylinder auf. Der war die ganze Zeit nicht da,
weil wir in einer Detailstufe gewesen sind in der Darstellung,
bei der das noch nicht notwendig war und plötzlich ist er da
Oder wir haben ein Haus dargestellt und wir sind auf
das Haus zugegangen und haben es also eine ganze Zeit in
irgendwie so einem dunkelbraun-roten Farbton gesehen.
Und ganz plötzlich von einem Schritt zum nächsten löst sich die
Fassade dieses Hauses auf und zeigt, dass es eine Klinkerwand ist.
Das haben wir vorher gar nicht wahrgenommen und ganz plötzlich,
es sind die Klinkersteine als einzelne Steine zu erkennen.
Das sind also solche Popping-Effekte. Artefakte oder Teile,
Details tauchen plötzlich auf oder verschwindend plötzlich
Ohne den gleichen Eindruck zu vermitteln, wie in der natürlichen Welt,
in der zum Beispiel das Raster einer Klinkerwand erst im Verlaufe einiger Schritte
immer deutlicher wird und die Klinkerwand als solche immer klarer hervortritt und man sieht,
ah, es ist keine homogen Gefärbtewand.
So, solche Popping-Effekte,
dass also Details plötzlich erscheinen oder wenn man weggeht,
plötzlich verschwinden, die vermeidet man Natürlich ganz einfach,
dadurch, dass man einen wirklich kontinuierliches Level of Detail macht.
Das würde aber bedeuten, dass man im Grunde genommen unendlich viele Detailstufen verwenden würde.
Und das wäre ein gewaltiger Aufwand, ein gewaltiger Speicheraufwand und
ein gewaltiger Organisationsaufwand. Einfacher sind Überblendetechniken, Blendingtechniken,
dass man also von einem Bild zum nächsten nicht praktisch springt.
Und in einem Augenblick noch ein Bild mit einem niedrigen Level
of Detail und im nächsten Augenblick das gleiche Bild mit einem hohen Level of Detail hat,
sondern zwischen den beiden, die ganz normalen Überblendtechniken aus der Filmtechnik verwendet,
sodass also ein weiches Übergang entsteht.
Oder die andere Möglichkeit, die auch verwendet wird, ist ein Morphing.
Was ist, können wir uns darunter vorstellen?
Erinnerung der Agiopiflügelzeit. Ja. Und was wird verändert?
In welcher Form? Zum Beispiel die Türchen von einem
Fast wohl. So eigentlich. Dass also praktisch wirklich ein Formübergang von dem einen Level
auf Detail in den anderen Level auf Detail geschaffen wird.
Und das kann man durch Interpolationen dann praktisch machen.
Dass man also die Bilder aus der einen Situation verwendet und
einen interpolierenden Übergang in die nächste Situation schafft.
Da hätten wir also solche Möglichkeiten,
die Probleme mit dem Level auf Detail, mit dem Springen,
Popping-Effekten aus der Welt zu schaffen.
Wir haben hier in Deutschland das City GML,
die City GNL-Spezifikation, in der 5 Detailstufen verwendet werden.
Und da sieht es so aus,
dass wir eine Stadt, in einer Stadt,
die einzelnen Details so in eine solche Hierarchie bringen,
dass wir bei einem Level of Detail 0 einfach ein Regionalmodell haben und dafür ein zweieinhalb D-Geländemodell mit Luft Bild-Textur verwenden.
Das heißt also, man betrachtet die Landschaft von oben,
wie werden sie von einem Flugzeug aus aufgenommen worden wäre und kann das Gelände,
die Höhenunterschiede im Gelände einfach über eine weitere halbe Dimension simulieren,
die man in das Modell mit einbringt und auf ein solches Modell wird dann eine Luftbild-Textur aufgebracht.
Das reicht als grafische Darstellung,
wenn man in einer Anwendung,
in der man
eine Landschaft überfliegt
Kommt man damit hervorragend aus? Da wirkt die Landschaft tatsächlich
so, wie wenn sie als Reallandschaft überflogen würde.
In der nächsten Detailstufe verwenden wir ein sogenanntes Klötzchen-Modell.
Das heißt also, Gebäude werden als kleine Blöcke dargestellt,
weil die praktisch einfach so modelliert werden,
dass der Grundrest des Gebäudes in die Höhe gezogen wird
auf die geeignete Höhe gezogen wird.
Und das Ganze so als kleines Klötzchen
Auch grafisch dargestellt wird. Dann haben wir also schon eine
etwas detailliertere Form der einzelnen Gegenstände in der Landschaft der einzelnen Gebäude in der Landschaft,
aber die einzelnen Gebäude sehen noch nicht wirklich so aus,
wie in der Realität.
Das kriegen wir dann im nächsten Schritt im nächsten Detailschritt
schon etwas besser hin. Beim Level of Detail 2,
da haben wir für die einzelnen Gebäude,
die in der Stadt stehen,
dann schon 3D-Modelle
Jeweiligen Außenhülle verwendet und auch der Dachstrukturen. Da kann man
also schon sehen, ob wir da Satteldächer, Wallmdächer,
Flachdächer oder so etwas haben. Und ein Ding,
Gebäuden sind dann auch schon einfache Dexturen aufgebracht,
sodass wir Fenstertüren und so weiter schon wahrnehmen können an den Häusern.
Dann beim Level auf Detail 3,
da verwenden wir schon richtige Architekturmodelle, der Außenansicht der Häuser.
Das heißt also, da gehen wir tatsächlich schon in feinere
architektonische Details des Hausäußeren
Und bringen da Texturen auf, die tatsächlich dementsprechend,
was wir an dem Haus jeweils von außen sehen.
Und das Feinste ist dann der Level auf DTL 4.
Da sind die Gebäude komplett modelliert. Das heißt,
nicht nur die äußere Form, das äußere Aussehen,
sondern auch das Innere der Gebäude.
Das heißt, es sind also alle Etagen eingezogen.
Das sind alle Innenräume modelliert. Und es ist alles mit den entsprechenden Texturen versehen,
sodass wir theoretisch eine Straße entlang gehen können,
die Gebäude richtig sehen können.
Wir können in Gebäude hineingehen
Durch Gebäude hindurch gehen und in die einzelnen Räume der Gebäude
begehen und so wahrnehmen, wie sie in der Realität sind.
Das sind also die fünf Level of Detail-Stufen, die in den
Landschafts- und Stadtmodellen der City Geography Markup Language realisiert sind.
So, ein kleines Beispiel zum Level of Detail,
wie wichtig das ist, die Detailstufe,
in der man die Formen der Gegenstände beschreibt
Ich habe hier einfach mal bei Google Maps herausgeholt.
Blicke auf das Informatikum. Wenn wir uns hier auf diesem Bild
das Informatikum ansehen, das ist also ein relativ großräumiges Bild,
das Europa praktisch von Grönland bis ans Kaspische Meer zeigt und bis zum Nordkap.
Vom dem Süden Griechenlands Kretas bis zum Nordkap ist Gesamteuropa darauf
zu sehen.
Und wer erkennt das Informatikum darauf nicht
Es ist ein bisschen schwierig, ich könnte es Ihnen verraten,
es ist, da ist es. Wenn wir uns das Bild daneben ansehen,
dann ist es schon ein bisschen einfacher, zumindest die Stelle zu lokalisieren,
an der ungefähr das Informatikum ist, nämlich etwa hier.
Da haben wir also den Level of Detail deutlich verfeinert und wir sehen das,
was hier so ein kleiner Fleck ist,
vergrößert und wir können also zumindest Hamburg hier schon mal erkennen und die Position von Hamburg.
Gehen wir noch ein Stück weiter,
gehen wir nach Hamburg rein, da können wir jetzt theoretisch,
wenn es eine echte Satellitenaufnahme wäre, tatsächlich das Informatikum erkennen.
Jetzt muss ich mal sehen, wo könnte es denn ungefähr sein?
Irgendwo hier müsste es sein, ne? Irgendwo hier. Naja,
und dann summen wir also noch etwas in der Ehre rein,
gehen also noch eine Detailstufe weiter heran Und dann können wir
aber wirklich sehen, hier drunter sind wir gerade. Ja,
da haben wir also die einzelnen Gebäude des Informatikums und hier
ist unser Haus B und hier ist der Bereich von,
in dem dieser Hörsaal liegt und irgendwo da, ne,
irgendwo hier müsste ich jetzt gerade rumlaufen.
So, das sind also unterschiedliche Detailstufen einer Darstellung,
das heißt, um darauf nochmal zurückzukommen,
wenn wir ganz Europa darstellen wollen, dann ist es vollkommen uninteressant,
welche Strukturen auf dem Dach des Gebäudes B, des Informatikums sind.
Die müssen wir da gar nicht einzeichnen,
denn die würden wir hier drauf sowieso nicht erkennen.
Die würden wir nicht mal hier drauf erkennen,
die würden wir nicht mal hier drauf erkennen.
Und darum können wir also die gesamte geometrische Information, die da drin steckt, weglassen.
Hier könnten wir eventuell eine grobe Klötzchengeometrie der Gebäude schon einzeichnen,
weil man da vielleicht schon die Details wahrnehmen könnte,
aber da könnte man eben nur sehen, aha,
da ist irgendwie eine große grüne Fläche.
Und da sind so ein paar Klötzchen drin. Und diejenigen,
die wissen, dass es sich dabei ums Informatikum handelt,
die würden die da auch tatsächlich finden.
So, ein weiterer Begriff, den wir bisher in der Computergrafik
noch nicht verwendet haben, ist der Begriff der Randring Pipeline.
Die Randring Pipeline wird in Grafiksystemen realisiert
Wie, sie dient dazu, zum Beispiel in OpenGL und anderen Grafiksystemen,
die Verarbeitung von geometrischem Modell, das wir hier im Speicherling haben,
bis zur grafischen Ausgabe der Information in den Bildpuffer zu organisieren.
Und da haben wir also, können wir in unserer Randring-Pipeline
die unterschiedlichen Zwischenstufen sehen. Wir können also, wie gesagt,
in unserem Speicher, in dem die Geometrie abgelegt ist,
natürlich auch so etwas wie Texturen ablegen, dann haben wir den Transformationsteil,
in dem unterschiedliche Formen der Transformationen durchgeführt werden, die Transformationen,
da haben sie ja schon die Transformationsmatrix kennengelernt und die unterschiedlichen Transformationsoperationen,
die mithilfe der Transformationsmatrix durchgeführt werden.
Sowas kann man im Prinzip fest verdrahten,
das wird schon seit Jahrzehnten fest verdrahtet, das heißt Matrix-Operationen sind etwas,
das man nicht unbedingt mehr schrittweise, elementweise durchführen muss,
sondern tatsächlich als Matrix-Operation auch in der Hardware verankern kann.
Und dann haben wir die Rasterisierung als einen nächsten Schritt in unserer Rendering-Pipeline,
bei der wir dann auf unterschiedliche Weise unsere Geometrie zerlegen,
so dass sie in den Bildpuffer abgelegt werden kann.
Und das kann auch wieder mit festen Polygonen auf der Basisfest der Polygone gemacht werden,
wie wir sie in der Geometrie abgelegt haben.
Oder es kann programmierbar sein,
wenn wir in der Geometrie tatsächlich nur eine Formbeschreibung abgelegt haben,
die die tatsächlichen Flächen in Form von Flächengleichungen beschreibt.
So, so etwas wie die einfachen Felder,
Go-Shader oder heute auch Fongshader sind auch in der Regel auf
den Grafikkarten schon fest verdrahtet, also nicht nur Matrix-Operationen,
sondern auch Solche einfachen Trader sind auf den Grafikkarten fest verdrahtet.
Und das bedeutet, wir können also solche Operationen,
solche Darstellungsoperationen von der Beschreibung der Geometrie,
die wir in unserem Speicher stehen haben,
bis zur Ausgabe in dem Bildpuffer inzwischen schon sehr schnell durchführen.
Allerdings nicht immer mit der Präzision, die wir für VR-Anwendungen gerne haben möchten.
So, ein klein wenig zu unterschiedlichen VR-Grundkonzepten.
Wir haben, wir unterscheiden, Die Begriffe Immersion und Präsenz.
Von im Bereich der Immersion sprechen wir von vollimersiven,
halbimersiven und nicht imersiven VR-Systemen. Voll imersive Systeme sind Systeme,
bei denen wir den Eindruck haben, als benutzende Menschen,
dass wir komplett in die virtuelle Umgebung eingetaucht sind.
Zumindest optisch, aber nach Möglichkeit auch in Bezug auf unsere
anderen Sinne
Und um das optisch zu realisieren, verwendet man die Headmounty-Displays,
weil wir da tatsächlich beliebige Rundumblicke in unsere virtuelle Welt wagen können.
Und rings um diese virtuelle Welt richtig wahrnehmen.
Bei den halbimmersiven Systemen, da verwenden wir Großbild,
Bildprojektionen, also zum Beispiel in der Cave.
Die meisten Caves sind offene Höhlen, das heißt also,
da wird Werden drei Wände der Cave als Projektionsflächen verwendet.
Wenn man also vor der vierten Wand steht,
hat man den Eindruck, in eine virtuelle Welt hineinzuschauen,
die einen weitestgehend umgibt, aber umdrehen darf man sich nicht.
Dahinter ist dann die Realität wieder zu sehen. Und häufig ist
auch der Fußboden bzw. die Decke nicht als Projektionsfläche ausgebildet,
sondern einfach nur eine offene Fläche nach oben.
Und unten ist es der normale reale Fußboden,
auf den
man herumlaufen kann
Das kann beliebig verfeinert werden. Es gibt, wie gesagt,
auch Caves, bei denen alle sechs Wände Projektionsflächen sind.
So, last blood not least haben wir die lichtimersiven Systeme,
bei denen ganz normale Bildfirme verwendet werden für die meisten Videospiele,
die wir heute einsetzen und Computerspiele, die wir heute verwenden.
Da reichen diese ganz normalen Bildfirme oder umgekehrt die Computerspiele werden
für nicht immersive Systeme ausgelegt, damit alle Menschen,
die spielen können und man sich nicht keine Wirklich wahnsinnig teure Cave leisten muss,
um ein ganz normales, kleines Computerspielchen spielen zu können.
Das heißt also,
um einfach den Abseitsmarkt groß genug zu machen für Computerspiele,
wird hier der Anspruch an das VR-System natürlich entsprechend runter,
gedreht und man arbeitet dann mit einfachen Bildschirmen und solche VR-Systeme,
die nennt man dann auch entsprechend Aquarium-VR-Systeme oder Fischtank
VR und man kann sich leicht vorstellen, warum,
weil man eben die virtuelle Welt,
die man da betrachtet, so sieht,
wie wenn man durch eine Seitenscheibe in ein Aquarium hineinsieht und auf der einen Seite der Scheibe,
da bin ich in meiner ganz normalen realen Welt und auf der anderen Seite der Scheibe, ja,
da sind beim normalen Aquarium die Fische in ihrer ganz normalen realen Welt oder bei einem VR-System ist eben auf der anderen Seite der Scheibe,
die virtuelle Welt.
Ja, das zum Begriff der Immersion,
welche Stufen der Immersion kann man sich vorstellen, also von nicht immersiv,
über halb immersiv, bis vollimersiv können wir gehen.
Der zweite wichtige Begriff im Bereich der virtuellen Realitäten ist der Begriff der Präsenz.
Wie präsent sind wir in der virtuellen Welt bzw. wie präsent
erscheint uns die virtuelle Welt? Wie nah ist sie einer
realen Welt? Und diese Präsenz Erzeugen wir durch multimodale Anregung.
Das heißt, wir präsentieren den Menschen, die mit der
virtuellen Welt interagieren, eben nicht nur die bewegten Bilder.
Das heißt, nicht nur den optischen Eindruck von der virtuellen Welt,
sondern darüber hinaus auch einen akustischen Eindruck.
Wir geben den Menschen ein haptisches Feedback. Das heißt,
man muss Gegenstände in der virtuellen Welt auch anfassen und fühlen können.
Und das sind Gebiete, an denen noch sehr intensiv gearbeitet werden muss,
dass man wirklich Gegenstände in der virtuellen Welt,
die ja real nicht existieren, dann auch spüren kann.
Das heißt, nicht nur dadurch,
dass man mit den Fingern da drangreift und irgendwie an den Fingern das Gefühl hat,
aha, da ist ein Gegenstand,
sondern wir müssten theoretisch auch merken können,
der Gegenstand ist schwer oder leicht.
Und das müssten wir auch wahrnehmen können.
Und das sind noch Bereiche der Forschung und Entwicklung.
Da ist noch eine ganze Menge zu tun. Und ich habe
hier einfach mal etc. hingeschrieben, dazu kommt natürlich anderes.
Die anderen Sinne, die wir noch haben,
die angesprochen werden, müssten in einer wirklich rund um virtuellen Welt,
die also rundum überzeugend wirkt, wie eine natürliche Welt.
Das wären zum Beispiel unsere olf-faktorischen Sinne. Wir müssten in der virtuellen Welt auch Gerüche wahrnehmen können. Das heißt also,
wenn da ein Blumenstrauß auf dem Tisch tät,
in einer Vase steht, dann müssten wir nicht nur hingehen,
die Vase greifen, das Wasser plätschern, hören,
sondern wir müssten auch den Duft der Blumen wahrnehmen,
zumindest wenn wir eine gewisse Entfernung unterschritten haben zu der Vase.
Wir müssten, wir zum Beispiel eine virtuelle Welt schaffen,
die in einem Restaurant spielt, dann müssten wir die Tür öffnen,
reingehen und die dürfte aus der Küche wahrnehmen können. Wir müssten,
wenn diese virtuelle Welt unserer natürlichen,
realen Welt sehr nahe kommen soll,
auch in der Lage sein,
uns an einen virtuellen Tisch in dem virtuellen Restaurant setzen zu können,
bei dem virtuellen Kellner eine virtuelle Bestellung aufgeben können und irgendwann müsste der virtuelle Kellner mit seinem Tablett reinkommen können und wir müssten also Die Düfte des Essens,
das wir bestellt haben, wahrnehmen können,
dann müsste er dieses virtuelle Essen vor uns auf den virtuellen TÜV stellen können.
Wir würden das virtuelle Besteck nehmen und von diesem virtuellen Essen
essen und wir müssten den Geschmack dieser virtuellen Speisen wahrnehmen können.
Und wenn wir das alles geschafft haben, dann haben wir
einen sehr hohen Realitätsgrad in unserer virtuellen Welt erreicht.
Aber da sind noch sehr viele Schritte,
die noch eine ganze Menge Forschung und Entwicklung erfordern
So. Unsere Präsenz in der virtuellen Welt kann ein unterschiedlich großes,
emotionales Engagement und auch entsprechende Reaktionen bewirken.
Ich komme darauf gleich noch, wenn wir uns ein paar Beispiele ansehen,
wo virtuelle Welten tatsächlich in der Praxis schon eingesetzt werden.
Und wichtig ist in Bezug auf die Präsenz,
dass sich Benutzer einer virtuellen Welt auch tatsächlich bewusst sind,
dass sie in einer virtuellen Umgebung sind,
aber dass sie sich so verhalten,
wie wenn sie in einer realen Umgebung sind
Das heißt, die virtuelle Umgebung wirkt tatsächlich ganz real auf die Benutzer.
Und darum ruft sie auch ein Verhalten hervor,
das wie ein entsprechendes Verhalten in einer realen Welt wirkt.
Trotzdem sollten sich die Benutzer da immer noch der Tatsache bewusst sein,
dass sie in einer virtuellen Umgebung sind.
So, ich habe mal zu den unterschiedlichen Stufen der Immersion
ein paar Beispiele mitgebracht. Hier haben wir ein Hit-Mountain-Display und Datenhartschuh
Das ist auch nicht mehr die allermodernste Technik.
Das sieht heute auch schon wieder noch kleiner aus,
aber das ist schon, als ich das gefunden habe,
das Bild fand ich, boah, das ist ein Wahnsinnsfortschritt gegenüber dem,
was Island Sutherland damals in den 60er Jahren des vorigen Jahrhunderts veröffentlicht hat.
Hier ist schon eine zarte Dame, die so ein Gerät
auf dem Kopf hat und ganz offensichtlich darunter nicht zusammenbricht.
Hier sehen wir aber, da kommt noch einiges dazu.
Wir haben hier natürlich Flachbildfirme integriert und keine Kartonstrahlröhren,
mehr wie die alten Fernseher, die unsere Großeltern noch verwendet haben. Wir haben hier die sogenannten Data Gloves,
Datenhandschuhe, die in diesem Fall einfach dazu dienen,
die Position und die Haltung der Hände zu lokalisieren, aufzuzeichnen,
sodass die realen Hände in ihrer Position und in ihrer Haltung,
wie also die einzelnen Finger gekrümmt sind und so weiter,
in das Bild der virtuellen Welt übertragen werden können, damit ein Mensch,
der ein Solches hätten wir und die Display vor Augen hat, dann auch seine eigenen Hände wahrnehmen kann.
Und natürlich müsste man hier konsequent auch weitergehen und damit den ganzen Körper überziehen mit solchen Sensoren,
sodass also die gesamte Position und die gesamte Haltung des Körpers
die Verbiegung aller Gliedmaßen und so weiter aufgezeichnet würde,
sodass man selbst zu einem virtuellen Menschen wird,
der hier wird in dem Bildschirm auch wirklich wahrgenommen werden kann
Wie gesagt, das ist auch nicht mehr,
die alle neueste Technologie, aber es zeigt,
dass also die Haltung und die Verdrehung der Finger die Position
der Hände im Raum schon durchaus gut aufgezeichnet werden konnten.
Was haben wir noch, um mit der virtuellen Welt zu interagieren?
Wir sehen hier Kopfhörer, das heißt also,
wir können auch akustische Reize aus der virtuellen Umgebung wahrnehmen.
Ein solcher Hörer sitzt auch auf dem anderen Ort,
das heißt, wir können also Stereo höher Das heißt,
wir können also einen Warum-Klang wahrnehmen, wir können wahrnehmen,
ob die Geräuschquelle da ist, da ist oder da ist.
Und wir haben hier ein Mikrofon, damit wir natürlich auch mit der virtuellen Welt akustisch kommunizieren können. So,
und ansonsten haben wir noch ein bisschen mehr Technik da dran,
dies hier hinten ist nicht im Wesentlichen nur dazu gedacht,
irgendwie das Gleichgewicht zu halten,
damit also dem Bildschirm hier vorne auf der Rückseite auch ein entsprechendes Gegengewicht gegenübergelegt ist und der Kopf nicht immer nach vorne runterkippen will,
sondern hier haben wir so ein bisschen Elektronik drin,
das dazu dient,
die Positionierung des Kopfes und des gesamten Gerätes im Dreidimensionalen Raum zu orten,
sodass man also weiß,
an der und der Stelle ist die Person und in die und die Richtung blickt diese Person,
sodass man also das auch korrekt auf den Bildschirm übertragen kann.
So ein Bild von der Cave zeigt uns,
wir haben hier Den Cave Raum, wir sind zwei Personen,
die arbeiten an einem sogenannten Touchtable.
Da können sie also praktisch, wie auf jedem normalen Touchscreen,
nur eben erheblich größer, interaktiv mit Objekten umgehen.
Und sie können dann in diesem Raum direkt vor sich
auf der großen Bildfläche die Resultate ihrer Aktivitäten,
ihrer Aktionen sofort grafisch wahrnehmen, optisch wahrnehmen.
So, hier haben wir dann ein Beispiel für
die typische Aquariumsvirtuelle Realität
Da haben wir also praktisch einen schönen Bildschirm vor uns und die virtuelle Welt,
mit der wir interagieren, das ist die Welt,
die praktisch auf der anderen Seite dieser Fensterscheibe untergebracht ist.
Und natürlich können wir da vernünftig auch vernünftig interagieren. Wir können also zum Beispiel entsprechende Elektronik einbauen,
die es gestattet, die Richtung,
die Blickrichtung des Menschen, der mit dem System arbeitet,
aufzuzeichnen und dann eben zum Beispiel auch auf einer ganz normalen zweidimensionalen Bildschirmfläche
den Level of Detail entsprechend zu steuern und zu sagen,
jetzt guckt er gerade da hinten hin, das heißt also,
wir müssen dafür sorgen,
dass wir in dem Bereich wirklich hohe Detailgenauigkeit in der grafischen Darstellung haben.
Und ähnliche Dinge. So, dann gibt es noch
einen wichtigen Begriff, das Continuum zwischen Realität und Virtualität.
Wir können dann als Realität betrachten wir unsere wirkliche Realität.
Das heißt, unsere dreidimensionale materielle Welt um uns her.
In dieser wirklichen Realität Real Environment haben wir gar keine Computer erzeugten Stimuly.
Das alles, was wir hier sehen, riechen, schmecken,
anfassen können, ist real, ist materiell, ist tatsächlich vorhanden.
Und auf der anderen Seite haben wir die virtuelle Realität Virtual Reality,
Das ist das andere Extrem. Da ist alles,
was dort ist, was wir dort wahrnehmen können,
mit allen unseren Sinnen wahrnehmen können, ist künstlich.
Und wenn wir in einer solchen Welt,
in einer virtuellen Welt sind,
voll immersiv in einer solchen virtuellen Welt sind,
dann sind wir von der tatsächlichen,
wirklichen Welt
komplett isoliert
Wir unterscheiden aber nicht nur zwischen diesen beiden Extremen der wirklichen Realität und der virtuellen Realität,
sondern wir haben dazwischen noch eine Übergangszone,
die gemischte Realität oder Mixed Reality,
die also eine Kombination aus Virtualität und Realität darstellt.
Und diese Übergangszone, die gemischte Realität, die unterteilen wir
in zwei Bereiche, nämlich die den Bereich der erweiterten Realität.
Da haben wir also die wirkliche Realität in die virtuelle Objekte mit hineingenommen werden,
die aber im Wesentlichen noch aus einer wirklichen Realität, einer real Environment besteht.
Und wir nennen diese erweiterte Realität im Angelsächsischen Augmented Reality.
Wir haben also wirklich im Wesentlichen noch eine materielle Welt um uns
und haben dann nur so ein paar virtuelle Objekte, Bestandteile mit hineingenommen.
Einen Schritt weiter in Richtung der virtuellen Realität geht die erweiterte Virtualität.
Augmented Virtuality, da haben wir eine komplett virtuelle Umgebung,
in der wir aber noch reale Darsteller haben.
Und ein typisches Beispiel dafür ist das, was wir in
den Abendnachrichten in der Wettergab, bei der Wetterkarte sehen.
Da haben wir eine real existierende Person. Unser Wetterfrosch,
der oder die uns erzählt, wie das Wetter heute ist und
morgen werden soll und in den nächsten Tagen aussehen soll.
Und dabei zeigt diese Person uns immer tolle Karten,
auf denen sich dann Dinge ereignen, abspielen.
Da können wir also zunächst mal einen Übersichtskarte uns aus gesamten Landes
sehen und dann tauchen da plötzlich irgendwelche Wolken Sonnen auf.
Wir sehen Pfeile für Wind und alles mögliche.
Und das verändert sich permanent. Während der Wetterfrosch da mit
dieser Darstellung interagiert. Und all das, was man da
dann so sehen kann im Hintergrund des Wetterfrosches, ist alles komplett virtuell.
Und da hätten wir also so einen typischen,
so ein typisches Beispiel für eine erweiterte Virtualität Augmented Virtuality,
in der wir noch einen realen Darsteller haben und die gesamte Umgebung dieses realen Darstellers,
ist rein virtuell.
So, ich habe hier mal so ein schönes Beispiel irgendwo gefunden.
In einer wirklichen Realität können wir herumlaufen,
wie zwischen den Pyramiden von Gisa und dem Swings
auch auf die Schulter klopfen oder die Nase abbrechen,
wie Oberlix das irgendwann mal gemacht hat,
wenn ich mich richtig erinnere
Das existiert alles. Das können wir anfassen, das existiert.
In der erweiterten Realität haben wir die Mischung aus tatsächlichen Gegenständen,
Objekten und Objekten, die virtuell hinein projiziert sind,
in der erweiterten Virtualität haben wir einen realen Darsteller,
der sich aber in einer komplett virtuellen Umgebung bewegt.
Das könnte also zum Beispiel
eine Cave sein
Last but not least die volle, virtuelle Welt.
Da haben wir vom Prinzip her das Gleiche wie da.
Nur hier können wir also in dem Sinne nichts anfassen.
Das ist alles virtuell. So, typische Anwendungen für VR-Systeme.
Ein Gebiet, auf dem schon eine ganze Menge realisiert ist,
ist das Gebiet der Archäologie, die uns die Geschichte,
geschichtliche Entwicklung der Menschheit näher bringt. Ein anderes Gebiet,
in dem VR-Systeme schon sehr weit entwickelt sind, schon sehr lange,
sehr weite Entwicklung entwickelt sind, sind die Fahrsimulationen,
wobei ich unterfahren jede Form der Fahrtbewegung verstehe, also Autofahren,
Schifffahren, Flugzeugfahren, möchte also jegliche Form der Fahrtbewegung,
all das gibt es mit sehr schönen Simulatoren,
die in einer virtuellen Welt praktisch es uns gestatten,
uns dort so zu verhalten,
wie in der realen Welt
Dann im Bereich der Fertigung, im Bereich der Medizin,
das Gebiet der Spiele- und Unterhaltung ist uns allen,
denke ich mal, sehr vertraut.
Interessant ist, man kann auch Theater spielen in virtuellen Welten
mit realen und virtuellen Characters. Darauf möchte ich dann gleich
auch noch kommen. Zunächst mal im Bereich der Archäologie.
Da gibt es ein paar sehr schöne Anwendungen. In West-China
an der Seidenstraße, fernen Osten mit Europa verbunden hat.
Da gab es in der Wüste Höhlen,
in denen die Reisenden, die Handelsreisenden Heiligtümer unterhalten haben.
Das waren also praktisch so Kapellen am Rande des Weges, des Handelsweges.
Und da in der Gegend von Dunhuan gibt es solche Höhlen,
die sehr schön künstlerisch ausgestattet sind und die irgendwann dann mal wiederentdeckt worden sind.
Sie sind also sehr alt schon. Irgendwann wiederentdeckt worden sind.
Und das hat natürlich den Tourismus in der Gegend belebt.
Es sind viele Menschen dahin gekommen und haben sich
diese faszinierenden Wandmalereien in diesen Höhlen ansehen wollen.
Und das hat zu ähnlichen Problemen geführt wie bei den Pyramiden in Ägypten.
Je mehr Menschen dann in diese geschlossenen Räume kommen und
staunend vor diesen Kunstwerken aus alter Zeit stehen,
desto höher wird in diesen Räumen die Luftfeuchtigkeit.
Bis dahin war es da drin, in der Regel total trocken.
Also diese Höhlen von Dunhan liegen auch in einem Wüstengebiet,
so ähnlich wie die Pyramiden in Ägypten.
Von Haus aus eigentlich eine sehr trockene Gegend. Und dadurch
haben sich diese Kunstwerke, die Malereien über Jahrhunderte, Jahrtausende,
wunderbar gehalten. Jetzt kommen die ganzen Touristen da rein,
sind sprachlos, aber atmen ständig tief ein- und aus und
hinterlassen so nach- und nach literweise Feuchtigkeit an den Wänden.
Und das hat dazu geführt, dass diese schönen Malereien so
nach und nach gelitten haben und zerfallen. Und da hat man beschlossen,
man bildet diese Malereien nach und baut eine künstliche Höhle,
die den gleichen Eindruck vermittelt, wie das Original,
die aber eben nicht mit dem empfindlichen Material ausgestattet ist.
Und da können dann die vielen Besucher hinkommen und auch stauden
vor den Kunstwerken stehen, ohne die tatsächlich existierenden Kunstwerke weiter
zu zerstören
Ja, dann haben wir die berühmte Terrakotta Armee von Lindtong
in Fina. Da hat man einen chinesischen Kaiser irgendwann,
ich weiß gar nicht mehr, wann das war,
beerdigt und hat eben eine riesengroße Armee aus Kriegern zur Seite gestellt,
die alle lebensgroß aus Terrakotta gefertigt waren.
Und eine Unterdivision dieser Armee war auch mal vor einigen Jahren
hier in Hamburg zu Besuch und Band konnte sie
auf der Moorweide bewundern
Ist natürlich ein bisschen aufwendig. Das sind also,
wie gesagt, lebensgroße Figuren aus Terrakotta,
die wiegen also mehr als sich, pro Stück.
Und die zu transportieren ist aufwendig, die so zu transportieren,
dass sie nicht zu Bruch gehen, ist aufwendig.
Und man hat dann also diese Terrakotta-Armee virtuell nachgebildet,
sodass man sich einen Eindruck davon erwerben kann und zwischen
diesen Figuren auch herumgehen kann.
Dann gibt es etwas Schönes, ein System,
das heißt Akio Guide
Das ist dein Führer durch archäologische Fundstätten. Man kann sich
das so ähnlich vorstellen wie so ein Audio-Guide in Museen.
Das kennen, hat jemand sowas noch nie benutzt?
Nicht. Sie kennen das, man geht durch das Museum,
hat Ohrhörer und kann vor jedem Kunstwerk eine Weile stehen bleiben,
sich das ansehen und dazu etwas erzählen lassen.
Man kann also das Kunstwerk betrachten und bekommt die Zugehörige,
ausführliche Informationen dann eben über die Ohrhörer vermittelt
Beim Archioguide geht das Ganze ein deutlicher Schritt, einen deutlichen Schritt weiter,
da wird das nicht akustisch nur vermittelt, sondern auch noch optisch.
Und interessant ist das eben im Bereich der Archäologie. Daher Archioguide,
man kann durch archäologische Fundstätten wandern und dann in das Gelände
hineinschauen und zunächst einmal die Fundstätte so betrachten, wie sie heute vorgefunden wird.
Das heißt, mit denen in der Regel Ruinen,
die da herumliegen und dann kann man umschalten
Und dann entstehen plötzlich an dem Ort, den man da real sieht,
die Bauwerke, wie sie früher einmal in echt gewesen sind.
Und dann kriegt man plötzlich einen Eindruck davon, wie das da tatsächlich ausgesehen hat.
Ein paar Bilder von so etwas habe ich auch mitgebracht. Dann live plus, ist auch so ein schönes System, das historische Szenen lebensnah rekonstruiert. Ein schönes Beispiel,
das ich gesehen habe,
wo ich auch ein Bild von mitgebracht habe, war von Neapel,
Pompet, das ja mal bei einem Ausbruch des Vulkans,
des Besuchs untergegangen ist, in ganz kurzer Zeit,
in wenigen Stunden ist die gesamte Stadt von Asche bedeckt worden und mit Mann und Maus und allem,
was da drin war, untergegangen, alle Lebewesen da drin sind gestorben,
aber die Architektur und alles, was damit zusammenhing,
hat sich über die Jahrhunderte wunderbar erhalten und als man es dann wieder ausgegraben hat,
die Asche des Vulkans wieder weggegraben hat,
hat man also da Die gesamte Stadt so vorgefunden,
wie sie damals vor 2000 Jahren untergegangen ist.
Das heißt, die Bilder an den Wänden,
die Fresken an den Wänden sehen noch genauso aus wie damals,
die Bauwerke, sofern sie nicht durch die leichten Erderschütterungen,
die es gegeben hat, im Zuge des Vulkanausbruches,
sofern sie da nicht eingestürzt sind, sind noch vollkommen erhalten.
Und die Menschen, die dort gelebt haben, sind,
ja, als Hohlräume in der Asche erhalten. Das heißt also,
da, wo die Asche sie erwischt hat,
sind diese Menschen in die Asche eingebettet worden,
dann da drin, dem Zahn der Zeit zum Opfer gefallen,
aber die Hohlräume, die sie, oder der Raum,
den sie eingenommen haben in dem Augenblick,
als sie von der Asche überfallen worden sind,
der ist übrig geblieben.
Und so konnte man also Szenen rekonstruieren,
die die Menschen zeigt, wie wenn sie da noch gelebt hätten.
Und das sind auch sehr schöne Bilder. Und last,
but not least, in Campech und Kalakmul in Mexiko
sind sehr schöne historische Städten aus der Maya-Zeit,
die auch so virtuell rekonstruiert worden sind und die man sich auch in einer virtuellen Umgebung sehr schön im Detail ansehen kann.
Ja, Arc Your Guide, hier kann man das sehr schön sehen.
Hier ist so ein Tempel in einem Gelände.
Ich glaube, das ist in Olympia in Griechenland.
Und so sieht das aus, wenn man da normal durchgeht.
Und wenn man dann sein Arc Your Guide einschaltet,
dann sieht es so aus.
Und wir sehen, es ist praktisch dasselbe Bild.
Sogar die Personen da drüben sind dieselben, die da stehen.
Hier fahren wir im Vatergrund
Der durch nichts verdeckt wird, da sehen wir das,
was wir heute da im Vordergrund sehen, aber das Gebäude,
von dem hier nur noch ein paar Säulen stehen und ein paar Säulenstümpfe stehen,
das ist rekonstruiert und steht dann wieder so da oder sieht so aus,
als stünde es tatsächlich in der Landschaft so,
wie es damals da gestanden hat.
Ein anderer Blick, das ist, glaube ich,
in Delphi in Griechenland, solche Tempel,
die praktisch in die Landschaft gesetzt sind,
ins Gelände gesetzt sind, genau an die Stellen,
wo man die Fundamente dieser Bauwerke gefunden hat,
Und da sind sie also rekonstruiert, aber eben nur virtuell.
Man sieht sie da, aber man kann getrost dahin gehen
und durchlaufen und man stößt sich nicht den Kopf an den,
es sei denn, man trifft eine der wenigen stehen gebliebenen Säulen.
So, dieses ist eine der Malereien aus den Höhlen von Dunhuan.
Und da sieht man,
die haben schon ganz schön gelitten durch die Luftfeuchtigkeit,
die die Besucher da reingebracht haben und um die noch einigermaßen zu erhalten,
hat man da auch eine virtuelle Rekonstruktion gemacht
Das Kloster Santa Clara in der Nähe von Korimbra in Portugal
unten am Fluss gelegen ist einfach in der feuchten Flussniederung,
so nach und nach versunken und ist also schon nach relativ kurzer Zeit,
das ist gar nicht lange benutzt worden, verlassen worden,
hat einige Jahrhunderte dann so halb im Sumpf und Wasser stehen,
verbracht ist zerfallen und jetzt hat man also eine virtuelle Rekonstruktion gemacht.
Die Kirche als solche existiert noch weitgehend,
aber eben nicht mehr bis ins Detail
Hier ist eine Rekonstruktion einer Lebensszene aus Pompé.
Der Hintergrund ist etwas, das man da so im Grunde
genommen bei den Ausgrabungen fast vollkommen erhalten vorgefunden hat.
Diese Dame hier im Vordergrund hat man dann virtuell rekonstruiert,
um zu zeigen, wie die Menschen in solchen Umgebungen dann gelebt haben.
Und dieses ist etwas Schönes,
das hatten wir früher hier in Hamburg,
bei der Fachhochschule für Navigation
Simulat, ein Schiffsführungssimulation, den es leider nicht mehr gibt.
Er ist verkauft worden von der Freien und Hansestadt Hamburg
und man braucht den hier nicht mehr für die Ausbildung.
Der Schiffsführer. Das Ding war wirklich ein voll immersives System.
Da wurde eine Schiffsbrücke komplett nachgebildet. Man steht also in
dem Raum, wie er in der Realität auch aussieht.
Und der einzige Unterschied ist,
anstelle der Fensterscheiben hat man Bildschirme und die Landschaft,
die man, oder das Wasser, die Umgebung,
die man da draußen sieht, ist eine virtuelle Umgebung.
Aber alles, was man in der unmittelbaren Nähe für sich
rund um sich herum hat, ist real.
Und dann kann man also auf dieser realen Brücke das Schiff
steuern wie ein reales Schiff. Und das Schöne ist,
diese Brücke bewegt sich dann auch so wie ein reales Schiff.
Das heißt, man spürt den Seegang in den Knochen.
Ja, man spürt die Dünung der Wellen. Und als ich
das mal besucht habe, durfte jemand unter uns aus unserer Gruppe,
der selbst auch mit nicht ganz so großen Schiffen fuhr,
das Schiff steuern.
Und zwar in Helgoland zwischen Düne und Hauptinsel durchsteuern.
Und dann hat er es geschafft. Es ist ein ganz kleines bisschen
vom Kurs abgekommen und ist auf der Düne auf Sand aufgelaufen.
Und wir haben alle einen Satz vorwärts gemacht.
Also so real war das tatsächlich. Die Bewegung,
alle Bewegungen bis hin zu einer solchen Schockbewegung wurden ganz real
auf die Brücke übertragen.
Dieses Bild hatten wir schon gesehen. An der Stelle möchte
ich dann, ich sehe gerade, ich überziehe gerade,
an der Stelle möchte ich für heute Schluss machen.
Ich nehme das dann beim nächsten Mal noch mal kurz auf mit
ein paar weiteren Beispielen für die Anwendung von virtuellen Realitäten in unserer ganz normalen Wirklichkeit,
ernsthaften Anwendung, nicht nur Spielanwendungen, Computerspielanwendungen und dann wollen wir weiter ins Detail gehen.
Für heute danke ich Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit und da wir
uns in diesem Jahr wohl dann nicht mehr sehen,
wünsche ich Ihnen für eine Feiertage
Kommen Sie gut ins neue Jahr. Wir sehen uns dann
am, was ist das, ich glaube,
am 7. Januar oder sowas wieder