Social contextualization of symbolic learning and working rooms on the example of three-dimensional Multi User Virtual Environment Second Life

Arbeiten und Lernen ist nicht mehr nur in den gebauten Räumen der physisch realen Welt möglich. Dreidimensionale Online-Welten, wie das Multi User Virtual Environment (MUVE) Second Life, entwickeln sich zu Orten der sozialen Begegnung und des gegenseitigen Austauschs. Sie beinhalten zentrale Konzepte, die sie gegenüber anderen Online-Kommunikationsumgebungen abgrenzen. Neben der Persistenz ihrer internen Welt gehört dazu eine Orientierung an realweltlichen Vorbildern, zu denen auch konkrete Bezüge zum architektonischen Raum und seinen Typologien gehören. Sie knüpfen damit trotz ihrer Künstlichkeit und des Fehlens haptischer Qualitäten sehr direkt an Erfahrungen und Strategien im Umgang mit gestalteter Umwelt und raumbezogenen Wissen an. Damit verbundene Angebote werden allerdings erst vor dem Hintergrund ihrer sozialen Konnotationen lesbar. Die Arbeit „Soziale Kontextu¬alisierung von virtuellen Lern- und Arbeitsräumen am Beispiel des dreidimensionalen Multi User Virtual Environment Second Life“ greift diese Problemstellung auf und thematisiert Online-Welten als sozial kontextualisierte Kommunikations- und Kollaborationsumgebungen am Beispiel von Second Life. Vor dem Hintergrund grundsätzlicher Problemstellungen der Online-Kommunikation werden die Möglichkeiten und Wirkungen sozialer Kontextualisierung auf der Basis von sozialräumlichen Merkmalen unterschiedlicher raumbasierter Online-Welten vorgestellt. Im Mittelpunkt der Arbeit steht eine empirische Erhebung bei der Studierende der Universität Duisburg-Essen in Second Life erzeugte Räume für die Gruppenarbeit nutzten. Ihr Ziel war es, auf der Basis eines multimethodischen Vorgehens die Zusammenhänge und Abhängigkeiten zwischen den Merkmalen des Raumes, wie seinem Design und seiner Ausstattung, sowie der Soziabilität der Räume und ihrer Akzeptanz bei den Studierenden zu untersuchen und darzustellen.Learning and working is no longer possible only in the rooms of the physically real world. Three-dimensional online worlds, such as the Multi-User Virtual Environment (MUVE) Second Life, develop into places for social interaction and mutual exchange. They differ from other online communication environments due to central concepts they include. In addition to the persistence of the internal world these concepts include a focus on examples from the real world, which also involve specific references to the architectural form and its typologies. Despite its artificiality and lack of tactile qualities online worlds very directly relate to experiences and strategies of dealing with designed environments and the associated spatial information and knowledge. Their affordances are completely legible only against the background of their social connotations. The thesis "Social contextualization of virtual learning and working rooms using the example of three-dimensional Multi-User Virtual Environment Second Life" addresses this problem and focuses on online worlds as socially contextualized environments of communication and collaboration using the example of three-dimensional MUVE Second Life. The possibilities and effects of social contextualization on the basis of socio-spatial features of different online games and environments are presented against the background of fundamental issues of online communication and the influence of physically built environments on social processes. The thesis focuses on an empirical study with six student learning groups of the University of Duisburg-Essen using rooms created in Second Life for their group work. The study, which is based on a mixed methodological approach, combined online group discussions with an individual survey. It aimed at examining the relationships and dependencies of room features like their design and equipment, their sociability and their acceptance among the students

Avatare - soziale Interaktion in virtuellen Welten am Beispiel von Second Life

Diese Diplomarbeit setzt sich mit der sozialen Interaktion von Menschen in virtuellen Welten durch digitale Repräsentationen in Form von Avataren auseinander, konkret untersucht anhand der 3D Welt Second Life. Zunächst behandelt die Arbeit den virtuellen Identitätsbegriff. Es wird untersucht durch welche Mittel sich der Mensch im virtuellen Kontext darstellen kann und welche Rolle dabei die Anonymität spielt, die es dem Menschen erlaubt, mit seiner Identität zu experimentieren. Neben Identitätstheorien werden auch Erfahrungen mit dem eigenen Ich im Internet thematisiert. Es folgt eine nähere Beschreibung des virtuellen Raumes, welche verschiedenen Welten sich seit Beginn der 1990er Jahre entwickelt haben und welche Auswirkungen diese Welten auf die virtuelle Selbstdarstellung des Individuums haben. Virtuelle Interaktion kann nur in Gemeinschaften funktionieren, in denen kommuniziert wird. Es wird hinterfragt, worin die Besonderheiten von virtueller Kommunikation liegen und welche Kennzeichen virtuelle Gemeinschaften haben. Neben den herkömmlichen Chat Anwendungen findet soziale Interaktion im Internet vor allem in virtuellen Umgebungen statt, die eine Spielhandlung vorgeben oder spielerische Aspekte beinhalten. Es wird aufgezeigt, wie spielerische Elemente Interaktion vereinfachen, wie sich ein Avatar als Spielfigur in einer digitalen Welt positionieren kann, die neben vielen Reizen auch Gefahren birgt. Darauf folgend werden die theoretischen Erkenntnisse mit persönlichen Erfahrungen, die ich in Second Life gemacht habe, verknüpft. Nach einer kurzen Entwicklungsgeschichte von Second Life wird gezeigt, wie man Avatare gestalten und auf welche Weise man mit anderen in Second Life kommunizieren und interagieren kann. Zudem setzt sich die Arbeit kritisch mit der Frage auseinander, ob und wie Interaktion in Second Life im Jahr 2011 noch funktionieren kann und gewährt abschließend einen Ausblick über mögliche Zukunftsanwendungen von virtuellen Welten und des Avatars als digitalem Stellvertreter

Dual reality framework : enabling technologies for monitoring and controlling cyber-physical environments

Diese Promotionsarbeit untersucht die Thematik des Monitoring und der Steuerung von Cyber-Physischen Umgebungen (CPE). In diesem Zusammenhang wird das Konzept und die Umsetzung eines Dual Reality (DR) Frameworks präsentiert, welches sich aus zwei Komponenten zusammensetzt: dem Dual Reality Management Dashboard (DURMAD) zur interaktiven dreidimensionalen Visualisierung von CPE und dem Event Broadcasting Service (EBS), einer modularen Kommunikationsinfrastruktur. Hierbei stellt DURMAD basierend auf dem DR-Konzept den aktuellen Status der Umgebung in einem 3D-Modell visuell dar. Gleichzeitig umfasst es weitere Auswertungs- und Darstellungsformen, welche verschiedene Formen der Entscheidungsunterstützung für Manager der Umgebung bieten. Speziell entwickelte Filtermechanismen für den EBS ermöglichen eine Vorverarbeitung der Informationen vor dem Versenden bzw. nach dem Empfangen von Events. Durch offene Strukturen können externe Applikationen an das DR-Framework angeschlossen werden. Dies wird anhand von Objektgedächtnissen, semantischen Beschreibungen und Prozessmodellen präsentiert. Basierend auf einer Formalisierung von Dual Reality wird der Begriff Erweiterte Dual Reality (DR++) definiert, welcher auch die Auswirkungen von Simulationen in DR-Applikationen umfasst. Durch eine Integration des DR-Frameworks in das Innovative Retail Laboratory werden die Potenziale der erarbeiteten Konzepte anhand einer beispielhaften Implementierung in der Einzelhandelsdomäne aufgezeigt.Within the scope of this dissertation, the issues of monitoring and control of Cyber-Physical Environments (CPE) have been investigated. In this context, the concept and implementation of a Dual Reality (DR) framework is presented, consisting of two components: the Dual Reality Management Dashboard (DURMAD) for interactive three-dimensional visualization of instrumented environments and the Event Broadcasting Service (EBS), a modular communication infrastructure. DURMAD is based on the DR-concept and thus visually represents the current status of the environment in a 3D model. Simultaneously, it includes more analysis and presentation tools providing various forms of decision-making support for managers of these environments. Specially developed filter mechanisms for the EBS allow preprocessing of the information before sending or after receiving events. By means of open structures external applications can be connected to the DR framework. This is pointed out by digital object memories, semantic descriptions and process models. Based on a formalization of Dual Reality, the term Advanced Dual Reality (DR ++) is defined, which includes the impact of simulations in DR applications. By integrating the DR framework in the Innovative Retail Laboratory, the potential of the developed concepts on the basis of an exemplary implementation in the retail domain are shown

Erweiterte virtuelle Umgebungen zur interaktiven, immersiven Verwendung von Funktionsmodellen

Dem Erkennen und Verstehen von komplexen Produktabhängigkeiten u. a. durch Visualisierung, auch über die klassischen Domänengrenzen hinweg, kommt eine zentrale Bedeutung, insbesondere während den frühen Konstruktionsphasen, zu. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Prototyp entwickelt, mit dessen Hilfe Funktionsmodelle in virtuelle Umgebungen übertragen und interaktiv genutzt werden können. Dies fördert das interdisziplinäre Gesamtverständnis und unterstützt eine frühzeitige Qualitätskontrolle

Examinations to spatial user-interfaces on the example of city-informationd

Schwerpunkt der Arbeit ist die Auseinandersetzung mit den Möglichkeiten und Grenzen der Desktop-VR als neue Generation der Benutzerschnittstellen. Besondere Bedeutung bei dieser Art des Interface-Designs kommt den Metaphern zu. Ein großer Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Klassifikation, der Auswahl und dem Einsatz passender Metaphern unter Berücksichtigung der in der Applikation darzustellenden Informationsinhalte. Aus der Kombination dieser beiden Merkmale (Art der Metapher, Informationsinhalt) ergeben sich vier verschiedene virtuelle Umgebungen, deren Eigenschaften und Besonderheiten konkretisiert und an Beispielen aus dem Anwendungsgebiet der Stadtinformationssysteme vorgestellt werden. Als praktischer Untersuchungsgegenstand dient das Anwendungsgebiet der Stadtinformationssysteme. Die theoretisch basierten Erkenntnisse und Schlußfolgerungen werden durch statistische Untersuchungen, in Form von Fragebögen zu Stadtinformationssystemen, überprüft und konkretisiert.Topic of the paper is a discussion about the possibilities and boundaries of a new age in interface-design - the age of Desktop-VR interfaces. The important basis of this approach of interface-design is the use of a metaphor. One part of this paper deals with the classification of metaphors and gives a guideline which kind of metaphor fits to which kind of information / application. If you combine this two features (kind of metaphor, kind of information) you can get four different kinds of virtual environments. The features and characteristics of this four special virtual environments will be presented. Examples from the field of city-information-systems will be discussed. The field of city-information-system-application will used for a practical examine. Therefore a statistical evaluation of questionnaire about city-information-systems was realised

Erweiterte virtuelle Umgebungen zur interaktiven, immersiven Verwendung von Funktionsmodellen

Dem Erkennen und Verstehen von komplexen Produktabhängigkeiten u. a. durch Visualisierung, auch über die klassischen Domänengrenzen hinweg, kommt eine zentrale Bedeutung, insbesondere während den frühen Konstruktionsphasen, zu. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Prototyp entwickelt, mit dessen Hilfe Funktionsmodelle in virtuelle Umgebungen übertragen und interaktiv genutzt werden können. Dies fördert das interdisziplinäre Gesamtverständnis und unterstützt eine frühzeitige Qualitätskontrolle

Job Description by Interactive Production Modeling on Virtual Construction Sites

Heutige Methoden zur Soll-Spezifikation von Bauleistungen (Kostenermittlung und zeitliche Ablaufplanung) gehen von einer abstrahierten und vereinfachten Betrachtung der Zusammenhänge bei Bauprojekten aus. Leistungsverzeichnisse, Kostenermittlungen und Bauzeitpläne orientieren sich nur indirekt an der Geometrie des Bauwerks und der Baustelle. Die dabei verwendeten Medien wie Papier, 2D-Dateien, digitale Leistungsbeschreibungen oder 3D-Darstellungen lassen die Suche nach Informationen auf der Baustelle zu einem zeitaufwändigen und in Anbetracht existierender Medientechnologien ineffizienten Prozess werden. Interaktive virtuelle Umgebungen erlauben die Auflösung starrer Zusammenhänge durch interaktive Eingriffe des Anwenders und visualisieren komplexe bauproduktionstechnische Vorgänge. Das Konzept der visuellen interaktiven Simulation der Bauproduktion sieht vor, die Soll-Spezifikation anhand eines interaktiven 3D-Modells zu entwickeln, um räumliche Veränderungen und parallele Prozesse auf der virtuellen Baustelle im Rahmen der Entscheidungsfindung zum Bauablauf besser berücksichtigen zu können. Verlangt man einen hohen Grad an Interaktivität mit dem 3D-Modell, dann bieten sich Computerspieltechnologien sehr gut zu Verifikationszwecken an. Die visuelle interaktive Simulation der Bauproduktion ist damit als eine 3D-modellbasierte Methode der Prozessmodellierung zu verstehen, die Entscheidungen als Input benötigt und die Kostenermittlung sowie die zeitliche Ablaufplanung als Output liefert.Current methods for the description of construction works presume a high abstraction level to simplify the constraints between single processes of a process model. The determination of costs together with the specification of a time schedule form the primary components (to-be-built) of this description. Cost estimations, bills of quantities and bar charts are not directly connected to the geometry of the product nore of the construction site. The used media like paper, 2D-files or – in best case scenarios – 3D pictures lead us to a time-consuming information retrieval on the site. Considering modern media technologies these processes are inefficient and demand for alternative scenarios based on 3D-models. In this work a concept for interaction with a virtual construction site is presented. The user can interact with objects on the site in such a way that he initiates the execution of single process steps in the complex production model of the site. The approach to visual interactive simulation (VIS) leads to a to-be-built specification of construction works (determination of costs and 4D-model). Thus spatial changes and parallel processes can be considered when modeling the construction sequence on the virtuel site. If one requirement of the solution is a high level of interactivity between the user and the model then game development engines are a suitable tool for the verification of the approach. This work integrates tendering issues with cost estimation and 4D-modeling in order to develop an interactive method for the simulation of construction works. This simulation approach is based on the 3D-model of the site and requires human-based decisions as an input while delivering costs and a 4D-model on a high level of detail as an output

Factors for the sense of presence within virtual architecture

Die Dissertation adressiert das Gebiet der Entwicklung von (räumlicher) Präsenz in computer-generierten virtuellen Umgebungen im speziellen und virtueller Architektur im besonderen. Der erste Teil motiviert die Arbeit, führt in die Terminologie ein und beschreibt die grundlegenden Prinzipien der virtuellen Realität (VR) und von VR-basierter Architektur. Der Schwerpunkt liegt auf sogenannten immersiven VR-Systemen. Der folgende Teil erarbeitet den theoretischen Hintergrund der Entwickling von Präsenz unter besonderer Beachtung philosophischer und kognitiver Ansätze. Ein eigenes Kapitel widmet sich der Klassifikation von Präsenz-Faktoren unter dem Gesichtspunkt der praktischen Gestaltung virtueller Architektur. Letztendlich werden verschiedene empirische Untersuchungen vorgestellt, die die entwickelten Ansaetze evaluieren und beschreiben. Die Ergebnisse werden im Kontext des architektonischen Gestaltens diskutiert.The dissertation addresses the domain of the development of the sense of presense within computer-generated virtual environments in general and within virtual architecture in particular. The first part provides motivation and terminology as well as the description of the basic principles of the generation of virtual worlds and virtual reality based architecture. The focus is set on so called immersive virtual reality systems. The following part offers a theoretical background on the sense of presence with special respect to philosophical and cognitive approaches. Considering practical aspects in developing virtual environments and architecture a classification framework for contributing factors is given in a seperate chapter. Finally several empirical investigations serve as a proof of the approaches developed and will be discussed in the context of architectural design

The Software Architecture SCA3D: Adaptive 3D Visualization and Cooperation in Open Information Spaces

Die vorliegende Arbeit stellt mit der Software-Architektur SCA3D einen flexiblen Rahmen zur verteilten Visualisierung von komplexen und geschützten 3D Dokumenten vor. Digitale Daten bestimmen in immer stärkerem Mass moderne Arbeitsprozesse von der ersten Konzeptionsphase bis zur Fertigung eines Produktes. Hieraus ergeben sich Anforderungen für das verteilte Arbeiten mit digitalen Dokumenten: Erstens, die Notwendigkeit definierter Schnittstellen zwischen Verarbeitungssystemen; zweitens werden Methoden zur Langzeitspeicherung in Archiven, zum Retrieval und zur Verteilung von digitalen Dokumenten benötigt; drittens schliesslich sollte eine Adaption der multimedialen Dokumente bei der Verteilung in heterogenen Umgebungen unterstützt werden. Als Antwort auf diese Problemstellung stellt die Arbeit eine Software-Architektur zur verteilten 3D Visualisierung vor, die Dokumenteigenschaften in offenen, verteilten Umgebungen unterstützt und ein Komplexitäts- und Sicherheitsmanagement ermöglicht. Der Stand der Forschung auf dem Gebiet der verteilten Software-Architekturen zur 3D Visualisierung wird in zweifacher Weise erweitert. Zum einen wird ein neuer Ansatz zur Unterstützung von hybriden 2D/3D Client-Szenen in verteilten, kooperativen Arbeitsprozessen entwickelt. Hierzu zählt besonders die Realisierung eines Verfahrens zum anwendungsunabhängigen Zugriff auf verteilte 3D Dokumente über Proxy-Objekte (Document-Request-Broker). Zum anderen werden neue Methoden zur Verteilung der Verarbeitungslast (Rendering), zur Regulierung der Netzwerklast und zur Sicherung von 3D Dokumenten vorgestellt (Level-of-Information-Ansatz). Für die Praxis ergeben sich aus den Ergebnissen der Arbeit neue Möglichkeiten für Arbeitsprozesse in der digitalen Produktentwicklung, die eine breite Skala von Informationen über die verwendeten 3D Szenen nutzen können.This work presents the software architecture SCA3D as a flexible framework for distributed visualization of complex and protected 3D documents. Digital data have a determining influence on the modern work flow from the first conception phase to the final manufacturing of a product. Requirements for distributed work with digital data, which are regarded as digital documents, are the following: first, well-defined interfaces between processing systems, second, methods for long-term storage in archives, for retrieval and for distribution of digital documents and, third, adaptation of multimedia documents during distribution in heterogeneous environments. As a response to this challenge this dissertation presents a software architecture for distributed 3D visualization that supports document features in open distributed environments and provides functionality for complexity and security management of 3D documents. The status quo of the research on distributed software architectures for 3D visualization is extended by this work in two ways. First, it develops a new approach to supporting hybrid 2D/3D client scenes in distributed and cooperative work processes. Application-independent access to distributed documents is enabled in this context by a technique called document-request-broker. Second, it introduces new methods for complexity and security management that allow distribution of the processing load (rendering) and individual control of the network load (level-of-information approach). From a practical viewpoint the results of this work provide new possibilities for digital product development processes which can now use a wide scale of information about the 3D scenes being worked on

Softwarearchitektur für die interaktive Simulation mobiler Arbeitsmaschinen in virtuellen Umgebungen

Die numerische Simulation ist ein unverzichtbares Werkzeug bei der Produktentwicklung geworden. Bereits in den frühen Phasen von Studien und Konzepten können unterschiedliche Lösungsansätze für eine Aufgabenstellung bewertet werden. In diesem Zusammenhang wird von virtuellen Prototypen gesprochen. Bei der Simulation mobiler Arbeitsmaschinen erfordert das die Einbindung des Bedieners. Die technologische Leistungsfähigkeit wird wesentlich durch die Interaktion zwischen Bediener und Maschine geprägt. Die Beschreibung des Bedieners durch mathematische Modelle ist bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht mit belastbaren Resultaten erfolgt. Die Entwicklungen im Bereich der Simulationstechnologie und der Computergrafik ermöglichen die Durchführung interaktiver Simulationen in komplexen virtuellen Welten. Damit lässt sich der Bediener direkt in die Simulation einbinden und es können zusätzliche Potenziale, wie z. B. bei der Untersuchung der Mensch-Maschine-Interaktion erschlossen werden. Durch die interaktive Simulation in Virtual-Reality-Systemen werden neue Anforderungen an die Simulationssoftware gestellt. Zur Interaktion mit dem Bediener müssen die Eingaben aus den Bedienelementen in Echtzeit verarbeitet und audiovisuelle Ausgaben generiert werden. Dabei sind neben den mathematisch-physikalischen Aspekten der Simulation auch Problemfelder wie Synchronisation, Kommunikation, Bussysteme und Computergrafik zu behandeln. Die Anpassung des Simulationssystems an unterschiedliche Aufgabenstellungen erfordert ein flexibel konfigurierbares Softwaresystem. Als Lösung dieser Aufgabenstellung wird eine Softwarearchitektur vorgestellt, welche die unterschiedlichen Problemfelder durch klar voneinander abgegrenzte Komponenten mit entsprechenden Schnittstellen behandelt. Das entstandene Softwaresystem ist flexibel und erweiterbar. Die Simulationsaufgabe wird durch die Konfiguration des Komponentensystems spezifiziert. Die entstehenden Konfigurationsdateien bilden die Anwendungslogik ab und stellen daher einen der wesentlichen Kostenfaktoren bei der Realisierung interaktiver Simulationen dar. Zur Erhöhung der Wiederverwendbarkeit bestehender Konfigurationsfragmente wird ein kompositionsbasierter Ansatz auf der Basis von Skriptsprachen gewählt.Numerical simulation has evolved into an indispensable tool in modern product development. Even in the early design phases of studies and concepts several different approaches for one individual task can be evaluated. In this context the term virtual prototypes can be used. For effective simulation of mobile construction site machinery incorporation of the operator\'s influence is required. The technological performance of the machinery is essentially influenced by the interaction between the operator and the machine. Currently, there are no known mathematical models describing the operator\'s behaviour, which give substantiated results. The latest developments in computing technology and computer graphics facilitate interactive simulations in complex virtual worlds. This allows not only the operator to be linked to the simulation but also the investigation of additional research areas such as human-machine-interaction. The application of interactive simulation in virtual reality systems places new demands on the simulation software. Due to the interaction not only input signals from the instruments have to be processed but also audio and visual output has to be generated in real time. In addition to the mathematical and physical aspects of simulation, problems in the areas of synchronisation, communication, bus systems and computer graphics also have to be solved. The adaption of the simulation system to new tasks requires a flexible and highly configurable software system. As a response to these demands, a software architecture is presented which partitions the various problems into finite components with corresponding interfaces. The partitioning results in a flexible and extendable software system. The simulation task is specified by the configuration of the component system. The resulting configuration files reflect the application logic and therefore represent one of the main cost factors in the realisation of the interactive simulations. A composition-based approach is chosen as it raises the level of reuse of existing configuration fragments. This approach is based on scripting languages