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Funktionen, Einsatzmöglichkeiten und Perspektiven der Virtuellen Realität. Einführung der "Virtual Reality"

von Jie Xin (Autor) Shamil Nabiyev (Autor)

Seminararbeit 2016 17 Seiten

Informatik - Sonstiges

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abstrakt

Abbildungsverzeichnis

1 EINLEITUNG

2 BEGRIFFSDEFINITION
2.1 Worterklärung und Entstellung des Begriffs
2.2 Definition aus heutiger Sicht
2.3 Entwicklungsgeschichte

3 REALISIERUNG
3.1 Immersion
3.2 Ein- und Ausgabegeräte
3.2.1 Positionsverfolgung (Optisches Tracking)
3.2.2 Handsteuergeräte (Controller, Datenhandschuh)
3.2.3 Visuelle Ausgabe
3.2.4 Akustische Ausgabe
3.3 CAVE (Cave Automatic Virtual Environment)

4 ANWENDUNGSBEREICHE
4.1 Unterhaltung
4.2 Ausbildung

5 AUSBLICK UND ZUSAMMENFASSUNG

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

3.1 Überblick über die Teilsysteme eines VR-Systems

3.2 Kameras mit Infrarot-LEDs zur Beleuchtung und kleines Objekt mit Reflexions-Marken

3.3 VR-Controller: HTC Vive, Oculus Touch und Playstation VR

3.4 Freiheitsgrad und Dataglove

3.5 hinere zwei Displays im HMD

3.6 CAVE (Cave Automatic Virtual Environment)

Abstrakt

Diese Seminararbeit gibt einen einführenden Überblick zum Thema ,¡Virtual Rea­lity“. Als Virtuelle Realität, kurz VR, wird die dreidimensionale Darstellung der Wirklichkeit in einem Computer bezeichnet. Was vor einem Jahrzehnt als Science Fiction galt, ist heute in diesem interessanten Bereich schon Realität, viele For­schungsinstitute versprechen für die Zukunft neue Entwicklungen.

Um dem Leser die Grundlagen der VR näherzubringen, werden zunächst der Be­griff sowie die Entwicklungsgeschichte der Virtuellen Realität erläutert. Anschlie­ßend geht es um Grundlagen der VR-Hardware sowie die Grundlagen verschiedener VR-Technologien im Zusammenhang mit der Klassifizierung von VR-Anwendungen und verschiedenen Anwendungsbereichen der VR. Im Hauptteil der Arbeit werden die wichtigsten Anwendungsbereiche sowie VR-Technologien anhand von Beispielen aus der Praxis genauer erklärt. Zum Schluss werden Ausblick gegeben sowie eine Zusammenfassung dargelegt.

1 EINLEITUNG

Der Begriff ,¡Virtuelle Realität“ (VR) war vor allem Anfang der 1990er Jahre in aller Munde. Aufgrund einer Verlangsamung der Forschung verschwand die Virtuelle Rea­lität in der zweiten Hälfte der 1990er Jahre wieder aus der öffentlichen Diskussion. Doch sie dringt unbemerkt in mehr und mehr (Arbeits-)Bereiche vor. Der Begriff Virtuelle Realität wird vielfältig verwendet, doch eine klaren Definition darüber, was sie wirklich ist, gibt es noch nicht, wie schon Briggs (1996) feststellt: „There is also an ongoing debate over what virtual reality exactly is and what it is not.“ [Bri96] VR wird in Zukunft in vielen Branchen eingesetzt und hat das Potenzial, vielleicht sogar die Lebensweise der Menschen zu verändern. So sagt auch Briggs: „There are many potential applications for virtual reality. Virtual reality is neither good or bad. It is a new tool that will have important implications in our future.“ [Bri96]

Ziel der Arbeit ist es zu klären, was Virtuelle Realität eigentlich ist und womit sie sich beschäftigt. Kurzum, es wird ein Überblick über das Thema gegeben. Dazu wird zunächst auf die Herkunft des Begriffes „Virtuelle Realität“ eingegangen.

Danach werden einige Definitionsansätze des Begriffs vorgestellt und darauf auftau­end eine Arbeitsdefinition und die Funktionsweise des Begriffes festgelegt. Anschlie­ßend wird die Entwicklungsgeschichte der Virtuellen Realität dargelegt, um danach auf Grundlage der Arbeitsdefinition auf Technologien, das Erleben einer VR und die darauf beruhenden Anwendungsmöglichkeiten einzugehen.

Zum Schluss werden die aktuellen Anwendungen vorgestellt, die bereits ihren Nut­zen in der Arbeitswelt gefunden haben.

2 BEGRIFFSDEFINITION

Dieses Kapitel beginnt mit einer Begriffserklärung, da Virtuelle Realität, die in ganz unterschiedlichen Umgebungen verwendet wird, nicht leicht abzugrenzen ist. Und auch auf ihre historische Entwicklung soll an dieser Stelle ein Blick geworfen werden.

2.1 Worterklärung und Entstehung des Begriffs

Virtuell bezeichnet etwas, das nur scheinbar oder potenziell vorhanden ist.

So definiert Jaron Lamier „virtuell“ im Sinne von VR etwa als „hat keine konkrete Gegenständlichkeiten“. [Lan 13]

Als Realität wird etwas bezeichnet, das nicht von den Wünschen oder Überzeugun­gen eines Einzelnen abhängig ist und zum anderen ist Realität vor allem, was der Wirklichkeit oder den Tatsachen entspricht. [Why02]

Der Begriff Virtuelle Realität (Virtual Reality) wurde von Jaron Lamier Ende der 1980er Jahre geprägt, als dieser die damaligen technischen Entwicklungen zur Schaf­fung computergenerierter Lebenswelten auf einen Begriff brachte. Doch schon Mitte der 1970er Jahre hatte Myron พ. Krüger in Bezug auf Entwicklungen im Bereich der 3-D-Display-Technologie den Begriff Artificial Reality ins Leben gerufen. [Why02] Der Begriff „Virtual Reality“ wurde als ,Virtuelle Realität“ ins Deutsche übernom­men und im Nachhinein wurden die Entwicklungen der Vergangenheit dem Begriff VR zugeordnet.

2.2 Definition aus heutiger Sicht

Heutzutage wird VR als Mensch-Maschine-Schnittsteile definiert, als vom Computer erschaffene Umwelt und eine vom Computer gesteuerte Kommunikationsteclmologie.

Sven Bormann definiert VR als ein „human-computer-interface where the computer and its devices create a sensory environment“. [Bor94]

VR ermöglicht also dem Nutzer, in eine vom Computer erzeugte dreidimensionale Welt einzutauchen. Zwischen Virtueller Realität und Cyberspace sieht Sven Bor­mann als wesentlichen Unterschied eine Vernetzung der Nutzer. Der Nutzer befindet sich also alleine in einer durch VR-Technik erzeugten Umwelt, ist er aber an ein Netzwerk angeschlossen, so kann er den Cyberspace betreten und mit anderen Nut­zern interagieren.

Die vorliegende Arbeit versteht unter „Virtuelle Realität“ eine Technik, die mittels Mensch-Maschine-Schnittstellen einen Zugang in eine „andere Welt“ ermöglicht. Zu­nächst wird eine Darstellung der Entwicklungsgeschichte der VR vorangestellt, um die Bedeutungsvielfalt darzulegen.

2.3 Entwicklungsgeschichte

Die Virtuelle Realität ist keineswegs ein neuer Forschungsbereich. Bestrebungen, um den Betrachter in eine andere Welt zu versetzen und Immersion zu erzeugen, gab es schon vor der Entstehung der Virtuellen Realität.

Die menschliche Tiefenwahrnelnnung nutzten die Maler der Renaissance zu Erzeu­gung von perspektivischer Illusion aus.

Mit dem Panorama wurde im 19. Jahrhundert versucht, einem 360-Grad-Rundblick zu schaffen, der das Blickfeld eines Betrachters vereinnahmte, um Immersion zu er­zeugen.

In den 1960er und 1970er Jahren wurden bereits mehrere Projekte gestartet, die sich mit der Nutzung von Virtueller Realität beschäftigten.

Jedoch waren die Rechenleistungen damals unzureichend, sodass die Forschungen abgebrochen werden mussten.

1987 berichtete Thomas Zimmermann über den „DataGlove“. Er und Jaron Lanier gründeten gemeinsam die Firma VPL. Lanier war der erste Wissenschaftler, der den Begriff ,¡Virtual Reality“ gebrauchte. „DataGlove“ ist ein Datenhandschuh, der an der Handoberseite mit Glasfasern bestückt ist, um Fingerdaten zu erfassen. Ebenso entwickelte die Firma VPL den Datenhelm „EyePhone“, eine Fortführung des Head- Mounted Displays (HMD) von Ivan Sutherland aus den 1960er Jahren. [Why02]

Die Erfindung zweier elektromagnetischer Tracker der Firma Polhemus 3Space im Jahr 1989 war ein weiterer Meilenstein. Sie ermöglichten erstmalig, ein Ziel vom Rechner aus in einer bestimmten Entfernung zu steuern oder zu bestimmen. [DB- GJ14]

In Jahre 1995 wurde die „Augmentierte Realität“ kreiert, die eine Überlagerung des mit einer Kamera aufgenommenem Realen mit dem von Rechnern generierten Vir­tuellen darstellt, und eine 3-D-Beschreibungssprache für das Internet, die Virtual Reality Modelling Language (VRML), entwickelt.

In Deutschland beschäftigten sich in den letzten zwei Jahrzehnten mehrere Firmen mit dem Thema VR. Insbesondere sind verschiedene Fraunhofer Institute in der VR-Forschung tätig.

Ab 1999 flaute das öffentliche Interesse an der Virtuellen Realität ab. Trotzdem findet sie vielfach Verwendung. So behauptet Briggs: „Virtual Reality is advancing rapidly, though almost unnoticed.“ [Bri96]

3 REALISIERUNG

Um Virtuelle Realität zu verstehen, ist es besonders notwendig, sich mit der mensch­lichen Wahrnehmung und mit der Hard- und Software für die Ein- und Ausgabe auseinanderzusetzen. In diesen Kapitel werden die Grundlagen der VR-Techniken anhand von Beispielen erläutert.

3.1 Immersion

Um dem Benutzer einer VR-Simulation das Eintauchen (Immersion) in die virtuelle Welt zu ermöglichen, sollten möglichst viele seiner Sinne angesprochen werden.

Der Mensch nimmt seine Umgebung über die fünf Sinne (Sehen, Hören, Riechen, Schmecken und Tasten) wahr. Dabei spielen bei menschlicher Informationsverarbei­tung und bei der Kommunikation zwischen Mensch und Computer der Sell- und Hörsinn die wichtigste Rolle. Bei heutigen VR-Technologien werden die drei wich­tigsten Sinne, nämlich der visuelle Sinn (Sehen), der akustische Sinn (Hören) und der haptische Sinn (Tastsinn, Fühlen) virtuell stimuliert. Der olfaktorische (Riechen)

[...]

Details

Seiten
17
Jahr
2016
ISBN (eBook)
9783668465404
ISBN (Buch)
9783668465411
Dateigröße
917 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v368008
Institution / Hochschule
Hochschule Darmstadt
Note
1.5
Schlagworte
funktionen einsatzmöglichkeiten perspektiven virtuellen realität einführung virtual reality

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