Virtual Reality - Technologie für eine zentrale Schnittstelle im Produktentwicklungsprozess

Das in dieser Arbeit beschriebene VR-PLM Integrationskonzept stellt einen Ansatz dar, um den Prozess des Design Reviews mittels VR-Technologie zu unterstützen und in ein PLM-Konzept zu integrieren. Das Design Review kann hierdurch als ein andauernder Prozess verstanden werden, der sich entsprechend der Konzepte des Systems Engineering und der Integrierten Produktentwicklung über den gesamten Produktlebenszyklus und alle Entwicklungsdomänen erstreckt

Virtual Prototyping als agile Feedback-Methode für frühe Produktentwicklungsphasen

Der Beitrag gibt einerseits eine Übersicht über die Möglichkeiten von virtuellen Produktdarstellungen durch Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR) und 360° Medien und vergleicht diese hinsichtlich geeigneter Kriterien um eine gezielte Kommunikation zu erreichen. [... aus der Einleitung

Effekte und Potenziale eines gebogenen interaktiven Displays

Ein heutiger Computerarbeitsplatz besteht normalerweise aus einer horizontalen Arbeitsfläche und mindestens einem vertikalen Bildschirm. Beide Orientierungen der Arbeitsbereiche haben Vorteile für einzelne Arbeitsschritte. Auf vertikalen Flächen ist beispielsweise das Lesen langer Texte ergonomischer, während das direkte Bearbeiten von Texten auf horizontalen Flächen weniger anstrengend ist. Der Wechsel zwischen den beiden Arbeitsbereichen ist jedoch umständlich, da die horizontale Arbeitsfläche häufig nicht digital ist. Doch selbst die steigende Verbreitung berührungsempfindlicher Bildschirme im horizontalen Arbeitsbereich (z.B. Tablets) löst dieses Problem nicht. Zwar bringen diese Geräte zum einen die Vorteile direkter Interaktion mit sich, führen aber zum anderen zur Frage, wie die digitalen Inhalte zwischen den unterschiedlich orientierten, digitalen Bereichen ausgetauscht werden. Eine Lösung hierfür ist die Kombination unterschiedlich orientierter Displays. Es gibt mehrere Ansätze diese zu kombinieren, jedoch sind die Displays dabei meistens physikalisch voneinander getrennt. Das führt dazu, dass der Nutzer die Displays zum einen eher als separate Einheiten wahrnimmt und zum anderen kein einfacher Übergang zwischen den Displays möglich ist. Eine Verbindungsart, die bis jetzt noch weitgehend unerforscht ist, ist die Kombination beider Displaybereiche durch eine gebogene Verbindung. Die Biegung stellt eine nahtlose Verbindung und einen unterbrechungsfreien Übergang zwischen den Displaybereichen her. Der Effekt eines solchen Übergangs auf die Nutzerinteraktion ist jedoch unbekannt. Die Biegung des Bildschirms eröffnet darüber hinaus auch die Möglichkeit für neuartige Visualisierungen, die von der nahtlosen Kombination unterschiedlicher Displayorientierungen profitieren. Außerdem können auch gewöhnliche, grafische Benutzerschnittstellen hinsichtlich der Displayform optimiert werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein solches Display vorgestellt und dessen Effekte auf die Nutzerinteraktion und Potenziale für grafische Benutzerschnittstellen untersucht. Der Curve ist ein interaktives Display, das einen horizontalen und einen vertikalen Bereich durch eine nahtlose, gebogene Verbindung kombiniert. Im ersten Teil der Arbeit werden die Entwicklung der Displayform und die technische Umsetzung des Prototyps beschrieben. Anschließend wird im zweiten Teil der Einfluss der Displayform sowohl auf direkte als auch auf indirekte Interaktionsarten evaluiert. Außerdem wird der Curve um eine greifbare Benutzerschnittstelle erweitert und die Auswirkung der Displayform auf die Bedienbarkeit dieser Schnittstelle untersucht. Im dritten Teil werden zwei Visualisierungen und eine vorhandene, grafische Benutzerschnittstelle vorgestellt, die jeweils an die gebogene Displayform angepasst wurden. Die praktischen Erfahrungen aus den Entwicklungsprozessen werden dann in Form von Empfehlungen für vergleichbare Displayprojekte zusammengefasst. Am Ende der Arbeit stehen sowohl Ausgangspunkte für eine technische Weiterentwicklung, als auch weitere exemplarische Anwendungsszenarien, die von der gebogenen Displayform des Curve profitieren können.The working environment in a current office usually consists of a horizontal working area and at least one vertical digital display. Both workspace orientations offer specific advantages for a certain task. While reading a long documentis easier on a vertical display, editing a document is less exhausting on a horizontal working area. If a user wants to benefit from these advantages the working area has to be changed frequently, which is time-consuming as most of today’s horizontal areas are non-digital. This problem even remains as more and more interactive displays (e.g. tablets) are used on the horizontal surface because the content cannot be seamlessly transferred between them. Although these interactive horizontal displays offer direct interaction with digital content, transferring digital content between both display orientations is cumbersome. A solution for this problem is the combination of differently oriented working areas. There are different ways of combining display areas. Most of them still rely on physically separated displays. This hampers the transfer of documents from one display area to the other. The user also perceives the displays as separated areas. Another way, which could overcome these problems is a curved display connection. While the curved connection allows for a seamless transition between differently oriented display areas, it remains unclear how it simultaneously influences the interaction of the user. Besides this influence on the interaction a curved connection also allows for new ways of visualizing data using both display orientations in a single visualization or an adapted graphical user interface. This thesis presents an approach towards a curved connection of differently oriented display areas. The Curve is an interactive display that seamlessly combines a horizontal display area and a vertically inclined display area with a curved connection. The first part of this work presents the fundamental design of the Curve and its technical implementation in terms of hard- and software. Based on the constructed prototype several studies about the Curve’s influence on basic interaction techniques were conducted and are described in the second part of this thesis. These studies include direct interaction as well as indirect input using a pointing device and a first exploration of a graspable user interface. The next part describes the development of novel visualizations and a graphical user interface, which rely on the Curve’s display form. Lessons learned from these projects led to a first draft of guidelines for the development of similar displays and interfaces, which conclude the third part of this thesis. The last part summarizes the entire thesis and points at possible future steps like the technical improvement of the Curve’s technology and further application scenarios, which might also benefit from a curved display environment

E-Learning 3-D – welches Potenzial haben virtuelle 3-D-Umgebungen für das Lernen mit neuen Medien?

Die gegenwärtige Debatte um virtuelle 3-D-Umgebungen fordert nicht zuletzt die Medienpädagogik heraus. Welche didaktischen Potenziale haben solche Umgebungen und welche pädagogischen Szenarien werden hier bereits verwirklicht? Vor dem Hintergrund einer Darstellung aktuell diskutierter 3-D-Umgebungen, pädagogischer Projekte und Konzepten multimedialen Lernens sowie der handlungsorientierten Mediendidaktik wird diesen Fragen nachgegangen. Den Abschluss bilden eine Abschätzung des mediendidaktischen Potenzials und ein Ausblick

Evaluation of Multi Agent Systems for their Use in the Creation of Virtual Road Networks Inclusive of the Development of a Prototype

Der immer weiter steigende Bedarf an qualitativ hochwertigen, grafischen Inhal- ten in Computerspielen sorgt dafür, dass neue Wege gefunden werden müssen, um diese mit verfügbaren Ressourcen produzieren zu können. Hier hat sich in einigen Bereichen die Verwendung von prozeduralen Techniken zur computergestützten Ge- nerierung von benötigten Modellen bereits bewährt. Ein Bereich, der aufgrund seiner Komplexität besonders interessant für den Einsatz von prozeduralen Methoden ist und im Bereich der Computerspieleindustrie noch am Anfang steht, ist die Simulation und Erzeugung von virtuellen Städten oder anderen urbanen Strukturen. Ziel dieser Arbeit ist es, ein Systemkonzept zu präsentieren, das auf Grundlage eines erweiterbaren Bedürfnissystems von Personen ein virtuelles Wegenetz erzeugt, das als Folge der Interaktionen der Personen mit der simulierten Welt entsteht. Es soll gezeigt werden, dass einzelne Agenten ohne ein globales Wissen oder eine vorhandene Planungsinstanz nach dem Beispiel von sozialen, staatenbildenen Insekten nur mit- hilfe einer Kommunikation auf Pheromonbasis zu in Computerspielen einsetzbaren Simulationsergebnissen kommen.The growing need for high-quality graphic content in computer games makes it necessary to find new ways to produce it with already available resources. In some areas, the use of procedural techniques for the computer-assisted generation of re- quired assets has proven its worth. The simulation and generation of virtual cities or other urban structures is especially interesting for the use of procedural methods and is still in the early stages with respect to the computer game industry. This paper’s goal is to present a system design that generates a virtual road sys- tem based on an extendable system of people’s needs; it develops according to the interactions of the agents with the simulated world. It will be shown that individual agents without any global knowledge or available planning authority will achieve si- mulation results applicable in computer games, using nothing but pheromone-based communication, following the example of eusocial insects

Empirical investigation of a hybrid simulator for the holistic experience of new vehicle interior concepts

Moderne Fahrzeuge charakterisieren sich durch immer mehr Fahrzeugfunktionen. Die daraus resultierenden Herausforderungen hinsichtlich der Gebrauchstauglichkeit haben bei Automobilunternehmen zu einer Funktionsorientierung im Entwicklungsprozess geführt. Darüber hinaus erfordert die hohe Individualisierung der Produkte als wesentliches Kaufkriterium die Berücksichtigung des ganzheitlichen Nutzererlebnisses (User Experience) während der gesamten Produktentwicklung. Besonders in frühen Entwicklungsphasen, in denen keine realen Versuchsfahrzeuge verfügbar sind, werden daher interaktive Entwicklungswerkzeuge eingesetzt, um neue Fahrzeuginterieur-Konzepte subjektiv erlebbar zu machen. Subjektive Evaluierungen sind in der Gesamtprodukt-Konzeptphase gegenwärtig auf visuelle bzw. haptische Betrachtungen ästhetischer, ergonomischer und geometrischer Themen in statischen Bewertungsumgebungen fokussiert. Als interaktive Entwicklungswerkzeuge werden Design-Sitzkisten sowie (variable) Ergonomie-Prüfstände eingesetzt und mithilfe von Virtual Reality (VR)-Techniken erweitert. In diesen Tools werden Evaluierungen in dynamischen Bewertungsumgebungen (während der Fahrt) und Untersuchungen von Schnittstellen zwischen Fahrer und Fahrzeugfunktionen (z.B. Fahrerassistenzsystemen, Infotainment) nur sehr begrenzt berücksichtigt. Derartige Evaluierungen finden schwerpunktmäßig erst nach Konzeptentscheiden in der darauffolgenden Gestaltungsphase der Systemauslegung statt. In diesen Phasen werden Fahrsimulatoren, Vehicle in the Loop (ViL)- und Wizard of Oz-Fahrzeuge eingesetzt. Der Fokus der subjektiven Evaluierungen liegt dann allerdings auf System- und Teilsystemebene (d.h. Einzel- bzw. Teilfunktionen). Hinsichtlich einer ganzheitlichen Erlebbarkeit neuer Fahrzeuginterieur-Konzepte resultiert daher in der Gesamtprodukt-Konzeptphase eine Lücke bei der subjektiven Absicherung. Zum Schließen dieser Lücke wurde ein neuer Simulator als Hybride aus einem variablen VR-Prüfstand und einem dynamischen Fahrsimulator entwickelt und aufgebaut. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der Untersuchung der Eignung dieses neuartigen Entwicklungswerkzeugs in Bezug auf die ganzheitliche Erlebbarkeit neuer Fahrzeuginterieur-Konzepte in der Gesamtprodukt-Konzeptphase. Auf Basis der Erläuterungen grundlegender Zusammenhänge bei der Konzipierung und dem Einsatz interaktiver Entwicklungswerkzeuge, werden zur Herausarbeitung des Stands der Forschung und Technik zunächst gegenwärtig vorhandene Tools identifiziert. Darauf aufbauend erfolgt im Rahmen einer multikriteriellen Gegenüberstellung die Bewertung dieser Entwicklungswerkzeuge und des hybriden Simulators hinsichtlich detaillierter Anforderungen des Anwendungsfalls, welche durch umfangreiche Expertenbefragungen ermittelt wurden. Anschließend werden auf Basis eines systematisch hergeleiteten konzeptuellen Modells mithilfe von drei umfangreichen Validierungsstudien alle Aspekte der Fahraufgabe analysiert. Die zentralen Erkenntnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Zusammenführung bisher eingesetzter Entwicklungswerkzeuge im hybriden Simulator zu einer gesteigerten physikalischen Validität führt. Weiterhin zeigen die Ergebnisse der ersten beiden Validierungsstudien, dass der Einsatz des hybriden Simulators im Vergleich zum Stand der Technik und in Bezug zu Fahrversuchen in einem Realfahrzeug in dynamischen Szenarien eine Erhöhung der verhaltensbezogenen Validität bei primären Fahraufgaben zur Folge hat. Die Erkenntnisse der dritten Validierungsstudie verdeutlichen allerdings, dass mit dem hybriden Simulator das Fahrerverhalten bei der Interaktion mit Fahrzeugfunktionen (sekundäre und tertiäre Fahraufgaben) noch nicht valide nachgebildet werden kann. Daher erfolgt abschließend die Ableitung von Weiterentwicklungspotenzialen und Handlungsempfehlungen.Modern vehicles are characterized by many different functions. Due to resulting usability challenges, automotive companies have adopted a functional orientation in their development processes. Additionally, consumers increasingly consider individualization as an essential purchase criterion for products. Therefore, the holistic user experience must be considered throughout the development process. In the early development phases, interactive tools are used to make new vehicle interior concepts subjectively tangible at a stage of the process when no actual test vehicles are available. In the product concept phase, subjective evaluations currently focus on visual or haptic analysis of aesthetic, ergonomic and geometric issues in static evaluation environments. In this phase, design seating bucks and variable ergonomics test benches expanded with virtual reality (VR) technologies are used as interactive development tools. Evaluations in dynamic environments (e.g. while driving) and investigations of driver-vehicle interfaces (e.g. driver assistance systems or infotainment systems) are generally not considered when using these tools. Such evaluations are usually conducted after concept decision milestones in the subsequent design phases. In these phases driving simulators, vehicle in the loop (ViL) and Wizard of Oz vehicles are used as interactive development tools. However, subjective evaluations in the design phases focus on the system and subsystem level (i.e. single functions or subfunctions). Based on these facts, a gap exists in the subjective evaluation of the product concept phase with regard to the holistic experience of new vehicle interior concepts. A new simulator was developed as a hybrid of a variable VR-test bench and a dynamic driving simulator to close this gap. This work describes an investigation of the suitability of this new development tool to evaluate the holistic experience of new vehicle interior concepts in the product concept phase. A multi-criteria comparison of interactive development tools, including the hybrid simulator, is conducted based on the explanations of fundamental relationships in the design and use of these tools. Available variants are identified to analyze the state of the art. The criteria for this comparison are based on detailed requirements of their application as determined through expert surveys. A conceptual model is derived, and all aspects of the driving task are analyzed in three extensive validation studies. The findings indicate that a combination of previously used development tools increases the physical validity of the hybrid simulator. The results of the first two validation studies indicate that use of the hybrid simulator results in increased driver behavior validity of primary driving tasks in comparison to other interactive development tools and in relation to driving tests conducted in a real vehicle in dynamic scenarios. However, the findings of the third validation study reveal that the current state of the hybrid simulator cannot accurately simulate driver behavior in interactions with vehicle functions (secondary and tertiary driving tasks). Based on these findings, potential areas for further development and recommendations for such development are derived

Modelle der Nutzerintegration in den Innovationsprozess

MODELLE DER NUTZERINTEGRATION IN DEN INNOVATIONSPROZESS Modelle der Nutzerintegration in den Innovationsprozess / Fichter, Klaus (Rights reserved) ( -

Immersives Design von Architektur durch Kombination interaktiver Displays mit Augmented Reality

In der Architektur werden Gebäude entsprechend den Wünschen eines Kunden entworfen. Dabei entstehen neben den detaillierten Grundrissen heutzutage auch komplexe dreidimensionale Modelle. Daraus werden fotorealistische Ansichten des entworfenen Gebäudes erstellt. Diese helfen den Personen ohne Domänenwissen, wie beispielsweise den Kunden oder der Öffentlichkeit, einen besseren Eindruck vom Entwurf zu bekommen und fördern das Verständnis räumlicher Abhängigkeiten. Auch immersive Präsentationen in den Bereichen Augmented und Virtual Reality hielten in der Architektur Einzug. Zu Beginn dieser Arbeit werden zunächst verwandte Forschungen aus den Bereichen Architektur, Visualisierung und Interaktion analysiert. Dabei gewonnene Erkenntnisse fließen in die Entwicklung von Konzepten für eine Anwendung ein, welche auf die Kombination einer AR-Brille mit einem berührungsempfindlichen Display setzt. Ausgewählte Konzepte werden in einer prototypischen Anwendung umgesetzt. Diese Implementierung dient der Bewertung von kopfgebundener Augmented Reality in Kombination mit einem zusätzlichen Display für die Präsentation von architektonischen Entwürfen.:1 Einleitung 1.1 Ziel 1.2 Struktur dieser Arbeit 2 Verwandte Forschung 2.1 Architektur 2.2 Visualisierung in VR und AR 2.2.1 Virtual Reality 2.2.2 Augmented Reality 2.3 Interaktion mit dreidimensionalen Inhalten 2.4 Sonstige verwandte Forschung 2.5 Zusammenfassung 3 Konzepte 3.1 Modell-Präsentation 3.2 Modell-Interaktion 3.3 Modell-Manipulation 3.3.1 Materialien 3.3.2 Inneneinrichtung 3.4 Innenansicht 3.5 Mehrbenutzer-Betrieb 3.6 Alternative Darstellungsarten 3.7 Alternative Interaktionsmöglichkeiten 3.8 Zusammenfassung 4 Umsetzung 4.1 Hardware 4.2 Importe 4.3 Umgesetzte Konzepte 4.4 Prototyp 4.5 Performanz 4.6 Zusammenfassung 5 Evaluation und Ausblick 5.1 Evaluation 5.2 Ausblick 5.3 Zusammenfassung LiteraturArchitects create buildings based on client requests. Nowadays they not only design detailed floor plans but also very complex three-dimensional CAD-models. Photorealistic views of the building are computed from these models. They can help persons without special knowledge to understand the spatial relations of the draft. In the last years immersive presentations in Augmented and Virtual Reality came up in architecture. At the beginning of this work related research in the fields of architecture, visualization and interaction will by examined. Thereby gained knowledge will be transfered into the development of concepts for a new application which combines an AR Head Mounted Display with a multi-touch capable display. A chosen subset of concepts will be implemented in a prototyp. This implementation is then used to evaluate the combination of AR with an additional display for the presentation of architectural drafts.:1 Einleitung 1.1 Ziel 1.2 Struktur dieser Arbeit 2 Verwandte Forschung 2.1 Architektur 2.2 Visualisierung in VR und AR 2.2.1 Virtual Reality 2.2.2 Augmented Reality 2.3 Interaktion mit dreidimensionalen Inhalten 2.4 Sonstige verwandte Forschung 2.5 Zusammenfassung 3 Konzepte 3.1 Modell-Präsentation 3.2 Modell-Interaktion 3.3 Modell-Manipulation 3.3.1 Materialien 3.3.2 Inneneinrichtung 3.4 Innenansicht 3.5 Mehrbenutzer-Betrieb 3.6 Alternative Darstellungsarten 3.7 Alternative Interaktionsmöglichkeiten 3.8 Zusammenfassung 4 Umsetzung 4.1 Hardware 4.2 Importe 4.3 Umgesetzte Konzepte 4.4 Prototyp 4.5 Performanz 4.6 Zusammenfassung 5 Evaluation und Ausblick 5.1 Evaluation 5.2 Ausblick 5.3 Zusammenfassung Literatu

Entwurf und Implementierung eines Informationsvisualisierungssystems auf Basis der Relevanzkugel-Metapher unter Verwendung von VRML und Java

Visualisierungssysteme nutzen die Mittel der modernen Computergraphik, um Informationen und Zusammenhänge zu veranschaulichen. Ein wichtiges Teilgebiet besteht dabei in der Veranschaulichung großer Informationsmengen zur Gewinnung eines Überblicks und Vorauswahl potentiell interessanter Teilmengen, die dann mit weiterführenden Methoden im Detail erforscht werden können. Das Relevanzkugelmodell wurde erstmals eingeführt, um als Bestandteil des LyberWorld-Projekts genau diese Vorselektion auf einer Menge von Textdokumenten zu leisten. Ziel dieser Arbeit ist es, dieses Modell in eine neue Form auf Basis des World Wide Web zu überführen und damit aus der engen Anbindung an das ursprüngliche System zu lösen und allgemeiner verwendbar zu machen. Zu diesem Zweck werden zunächst das Modell an sich und seine früheren Implementierungen genauer betrachtet, dann nach Auswahl geeigneter Hilfsmittel – VRML zur graphischen Modellierung und Java zur Handhabung der Funktionalität – Konzepte zur weiteren Ausgestaltung und zur Behebung existierender Schwächen des Ansatzes erarbeitet, und schließlich die resultierende Implementierung beschrieben und bewertet