Stereoskope HD-Produktion: Grundlagen, Konzepte, Testergebnisse

Dieser Arbeitsbericht bündelt: 1. Nochmals die grundlegenden biologischen Aspekte und Grenzen der räumlichen Wahrnehmung von Menschen, 2. zeigt die historische Entwicklung der stereoskopischen Medien vom 18. Jahrhundert bis heute auf, 3. präsentiert eigenentwickelte technische Lösungsansätze für eine hochqualitative, stereoskopische HD-Videoproduktion, 4. beschreibt detailliert die Veränderungen, welche sich im gesamten Erstellungsprozess von der Planung bis zur Realisation ergeben und 5. versucht, gezielt Gestaltungsregeln für eine verstärkte, filmische Immersion herauszuarbeiten

Raumerfassung und Raumwahrnehmung – Aktuelle Techniken und potentielle Einsatzgebiete in der Raumplanung

Zur Analyse und Bewertung städtebaulicher Situationen stellt die, vom Planer durchgeführte, klassische Bestandsaufnahme in der Regel immer den ersten Schritt dar. Bei der Ortsbegehung werden Einzelfotos oder Panoramas aufgenommen, um die Situation festzuhalten und sie später mit anderen Personen diskutieren zu können. Fotos haben allerdings den Nachteil, dass sie die Situation nur statisch und aus einer Perspektive heraus erfassen können. Mit Street View machte Google den nächsten Schritt und ermöglicht ein Navigieren durch die Fotopanoramas von Straßenzügen (Google 2016). Kugelpanoramen wie Photo Sphere Camera lassen dagegen beispielsweise das Umsehen auf einer Platzsituation zu (Perez 2014). Nun stellt sich die Frage, ob sich dieses Feld der Panoramaforschung auch um dynamische Komponenten erweitern lässt. An dieser Stelle setzt der vorliegende Beitrag an und behandelt aktuelle Techniken zur optischen Erfassung räumlicher Situationen. Neben der Aufnahme von 3D-Videos, interaktiven 360-Grad-Videos und den Möglichkeiten des Nachbaus in Form digitaler Modelle, werden auch die Darstellungsmöglichkeiten mit Virtual Reality-Methoden im Hinblick auf ihren Beitrag zur Raumwahrnehmung und ihre potentiellen Einsatzgebiete im planerischen Kontext untersucht

Lernen in immersiven virtuellen Welten aus der Perspektive der Mediendidaktik

Virtual Reality (VR) Technologien können Lehr- und Lernsettings bereichern, oftmals ist der Einsatz jedoch technologiegetrieben. Aus der Perspektive der Mediendidaktik sollte die Konzeptionierung bei technologiegestützten Lernumgebungen nicht ausschließlich auf spezifische Merkmale der Technologie, bei VR etwa die Immersion, fokussieren, sondern ein Bildungsanliegen adressieren und anregende Lernaktivitäten für die Lernenden anbieten. Welche Aktivitäten besonders in immersiven virtuellen Welten ermöglicht werden können, fasst dieser Beitrag zusammen. Weiters skizzieren wir Beispiele aus der Praxis und geben Einblicke in ein spannendes Feld, welches zukünftig für alle Bildungsbereiche bedeutsamer werden wird. Gleichzeitig wollen wir Lehrende und Forschende bereits jetzt dazu ermutigen, VR für eigene Lehr- und Lernszenarien zu nutzen und den Einsatz zu beforschen.Virtual Reality (VR) technologies can enrich teaching and learning settings, but often their use is technology-driven. From an educa-tors perspective, the conceptual design of technology-supported learning environments should not focus exclusively on specific features of the technology, such as immersion in VR, but should address an educational goal and offer meaningful learning activities for the learners. This article summarizes which activities can be enabled especially in immersive virtual worlds. Furthermore we sketch examples from practice and provide insights into an exciting field which will become more important for all educational areas in the future. We now want to encourage teachers and researchers to use VR for their own teaching and learning scenarios and to research its use

Digitale Dingwelten

Der digitale Wandel hat wissenschaftlichen Sammlungen eine Fülle technischer Möglichkeiten an die Hand gegeben, Objekte zu digitalisieren, zu dokumentieren und auf vielfältige Weise nutzbar zu machen. Die sechste Auflage des „Jungen Forums für Sammlungs- und Objektforschung“ widmet sich daher den digitalen Methoden und Werkzeugen, die im Kontext einer forschenden oder auch lehrenden Befassung mit den Sammlungsdingen und ihren digitalen Abbildern zum Einsatz kommen. Dieser Band vereint elf Beiträge von Nachwuchswissenschaftler:innen aus den Bereichen Archäologie, Geschichtsdidaktik, Digital Humanities, Kunstgeschichte, Kunstpädagogik, Kunsttechnologie und Restaurierungswissenschaft, Psychologie sowie der Human- und Veterinärmedizin, die sich mit digitalen Dingwelten auseinandersetzen, indem sie jeweils unterschiedliche Fragestellungen und Methoden heranziehen. Die Reflexion über forschungsleitende methodische Aspekte objektbezogener Forschung bildet einen gemeinsamen Bezugspunkt der Beiträge.Peer Reviewe

Computergestützte Visualisierung eines human-embryonalen Gehirns

In der vorliegenden Arbeit wurde das 3-D-Modell des Gehirns eines frühen humanen Embryos angefertigt, des Weiteren eine 3-D-Software entwickelt, die es erlaubt, das Modell in Echtzeit manipulierbar darzustellen und es schließlich vollwertig stereoskopisch betrachten zu können. Diese Software wird Studierenden auf dem Server des Leibniz-Rechenzentrums zur Verfügung gestellt. Damit können sie am eigenen Rechner virtuelle 3-D-Modelle, die am Lehrstuhl III der Anatomischen Anstalt erarbeitet und bereit gestellt werden, plastisch (auch stereoskopisch) studieren. So besteht in Zukunft die Möglichkeit, die embryonale Entwicklung mit zeitgemäßen Methoden leicht verständlich zu veranschaulichen. Dem 3-D-Modell diente als Quellmaterial eine Schnittserie aus 574 Schichten eines menschlichen Embryos im Carnegie-Stadium 18. Die Schichten wurden über ein Mikroskop digitalisiert und am Computer wieder räumlich zueinander ausgerichtet. Um die ursprünglichen anatomischen Verhältnisse trotz der verzerrten Schnitte mit dem kommerziell verfügbaren Programm AmiraDev 3.0 möglichst korrekt herzustellen, wurde dieser elementare aber komplizierte Schritt durch selbst entwickelte Techniken unterstützt und sichtbar verbessert. Im so entstandenen Bilderstapel wurde das Gehirn markiert und dann zum virtuellen Modell trianguliert. Die hier entwickelte 3-D-Software erlaubt es, das willkürlich drehbare 3-D-Modell sowie andere Rekonstruktionen am Rechner anzuzeigen. Eine frei wählbare Schnittebene und die Transparenzfunktion geben Aufschluss über den inneren Aufbau des 3-D-Modells, z. B. über das Ventrikelsystem. In der Programmiersprache C++ wurden hocheffiziente, handoptimierte Bibliotheken für lineare Algebra und Computergrafik entwickelt, die eine ruckfreie Betrachtung ermöglichen. Im Hinblick auf Effizienz, Erweiterbarkeit und Fehlervermeidung wurde auf ein wohl überlegtes Software-Design mit sicherer Semantik Wert gelegt. Auch wenn ein virtuelles 3-D-Modell bereits einen besseren räumlichen Eindruck als eine plane Abbildung verschafft, kommt eine echte Tiefenwirkung erst durch stereoskopische Darstellung zustande. Diese wurde lege artis als asymmetrische perspektivische Projektion so implementiert, dass sie unkompliziert auf Tastendruck genutzt werden kann. Die ausgereifte Software beherrscht das Anaglyphenverfahren (Rot-Grün-Brille) genauso wie auch aufwendigere Projektionsverfahren. Die Arbeit stellt darüber hinaus in kurzer Form die für die Programmentwicklung relevanten mathematischen Grundlagen dar. Ferner wird ein Überblick über die im Internet verfügbaren, teils kommerziell vertriebenen Datensätze – speziell zur Embryologie – gegeben und das selbst entwickelte Darstellungsmodell mit seinen Vorteilen und den (selbst auferlegten) Beschränkungen in dieses Bezugssystem eingeordnet

XR in Surgery. Spatial and embodied computing in digital surgery: Technology, Application, Design

Die Arbeit untersucht die Anwendungsfelder, Darstellungsprinzipien und Funktionsweise von extended reality in der chirurgischen Praxis. Anhand zweier Fallstudien zu mixed und virtual reality werden die Einsatzorte und Praktiken von head-mounted Displays sowie das erforderliche Anwendungswissen herausgearbeitet. An den Beispielen der Einblendung anatomischer Darstellungen ins Sichtfeld des chirurgischen Personals sowie der volumetrischen Darstellung chirurgischer Arbeitsabläufe in einer virtuellen Trainingsumgebung werden zwei konkrete Anwendungsszenarien für den Einsatz von extended reality in der chirurgischen Praxis entwickelt. Darauf aufbauend werden die Chancen und Risiken evaluiert, die sich insgesamt für chirurgische Handlungen und Entscheidungen im Bezug auf die Wahrnehmung, Interpretation und Gestaltung von Bildern der extended reality ergeben.The work investigates the technology, application and design of extended reality in surgical practice. Based on two case studies on mixed and virtual reality, it analyses use of head-mounted displays as well as the required applied knowledge. Using the examples of superimposing anatomical images onto the field of vision of surgical staff and the volumetric representation of surgical workflows in a virtual training environment, two concrete application scenarios for the use of extended reality in surgical practice are developed. Based on these scenarios, the chances and risks are evaluated, which result overall for surgical acting and decision making in terms of perception, interpretation and design of images of extended reality

Einsatz von VR bei Jugendlichen mit besonderem Bildungsbedarf

Aufgrund des technischen Fortschritts werden heute bereits in vielen Bereichen, wie zum Beispiel in der Industriebranche, vermehrt immersive Virtual-Reality(VR)-Anwendungen eingesetzt. Der heutige Stand der Technik ermöglicht dabei mit einem geringen Aufwand die Erstellung von hochwertigen VR-Anwendungen. Diese Möglichkeit soll genutzt werden im Rahmen einer Bachelorarbeit eine VR-Anwendung für Jugendliche mit besonderem Bildungsbedarf zu erstellen. Der Fokus der Anwendung liegt zum einen auf der Simulierung von alltäglichen Stresssituationen der Jugendlichen und zum anderen an der Benutzertauglichkeit der Anwendung für die entsprechende Zielgruppe. Dabei befasst sich die Arbeit mit der Frage, was für Medieninhalte in einer VR-Anwendung eingesetzt werden können, um alltägliche Stresssituation der Jugendliche erfolgreich zu simulieren. Des Weiteren soll dabei untersucht werden, ob solch eine Anwendung auf einer VR-Brille in einem Therapiesetting überhaupt eingesetzt werden kann, ohne dabei ablenkend zu wirken. Der im Rahmen dieser Arbeit erstellte Prototyp einer VR-Anwendung konnte von den Jugendlichen einer heilpädagogischen Schule erfolgreich erprobt werden. Bei den Usability-Tests mit den Jugendlichen konnten dabei erste Erkenntnisse gewonnen werden, in Bezug auf die erreichte Immersion und die Benutzertauglichkeit der Anwendung. Aus diversen Erkenntnissen der Usability-Tests mit den Jugendlichen mit besonderem Bildungsbedarf ging hervor, dass die eingesetzten Medieninhalte bei den Jugendlichen eine immersive Erfahrung ausgelöst haben. Es wurde deutlich, dass die Gestaltung der Anwendung in Bezug auf die Bedienbarkeit für die Jugendlichen insgesamt verständlich war. In Bezug auf die Weitere Bearbeitung der Anwendung ist festzuhalten, dass der Einsatz von einem Sprecher, der die Jugendlichen durch die Anwendung führt von signifikanter Bedeutung ist. Des Weiteren ist anzumerken, dass die Positionierung der anzuwählenden Symbole in der VR-Anwendung so erfolgt, dass die Nutzer zu Drehungen und Kopfbewegungen ermutigt werden

Technische und ökonomische Aspekte der Entwicklung des 3D-Films im amerikanischen Mainstreamkino

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Geschichte des 3D-Films unter besonderer Berücksichtigung von technischen und ökonomischen Faktoren. Dreidimensionale Kinofilme erlebten seit dem Beginn der Filmgeschichte im amerikanischen Mainstreamkino periodisch einen Aufschwung, der jedoch regelmäßig wieder abebbte. Die Erforschung der Gründe für dieses Auftauchen und Verschwinden der 3D-Wellen ist Zentrum dieser Arbeit. Zu Beginn steht eine Klärung der Grundlagen des menschlichen binokularen Sehens sowie eine Übersicht der geläufigsten Techniken zur Erstellung stereoskopischer Abbildungen. Von frühen Betrachtungsmöglichkeiten in sogenannten Kaiserpanoramen über die Möglichkeiten des analogen Films bis zur aktuellen digitalen 3D-Technik werden die Grundprinzipien des 3D-Films erläutert und in den Kontext der parallelen Entwicklungsgeschichte des Films dargestellt. Einen der Hauptaspekte der Arbeit stellt die Definition des 3D-Films als Ausdrucksform eines Spektakelkinos dar, das durch Schau- und Erlebniswerte das Publikum in die Kinos ziehen soll. Die Abgrenzung von dem von Tom Gunning definierten Kino der Attraktionen sowie der Entwicklungsgeschichte anderer Ausdrucksformen des Spektakelkinos zeigt technische Vor- und Nachteile, die der 3D-Film im Vergleich zu anderen Neuerungen wie beispielsweise dem Tonfilm oder dem Breitbildfilm aufweist. Diese Formate hatten sich aus unterschiedlichen Gründen gegen die 3. Dimension auf der Leinwand durchgesetzt. Der wirtschaftliche Teil der Arbeit verbindet die technischen Neuerungen im Kino mit der Wirtschaftsgeschichte der Filmindustrie. Gesetzesänderungen oder neue Konkurrenzformate wie das Fernsehen, Video oder das Internet motivierten die Filmstudios regelmäßig zu einer technischen Aufwertung des Kinoerlebnisses. Diese Re-Attraktivierung des Kinos war jedoch immer mit hohen Kosten und einem hohen Risiko verbunden. Zum Abschluß werden all diese Beobachtungen dazu genutzt, das Aufkommen der großen 3D-Wellen zu analysieren und auch das nach kurzer Zeit nachlassende Interesse an der dritten Dimension im Mainstream-Kino zu erklären. Die aktuelle digitale 3D-Welle unterscheidet sich dabei grundsätzlich von den vorhergegangenen, fehlgeschlagenen Versuchen stereoskopisches Kino zu etablieren. Eine kurze Analyse der Chancen auf ein beständiges 3D-Kino beschließt die Arbeit