Proseminar: Anwendungen für Augmented Reality Mehrbenutzer-Systeme SS 2005 Franz Ladurner

1. Proseminar: Anwendungen für Augmented Reality Mehrbenutzer-Systeme SS 2005 Franz Ladurner

2. Übersicht • Einleitung – was sind Mehrbenutzersysteme? • Collaborative AR am Beispiel „Studierstube“ • Beispiele für Mehrbenutzer-Systeme (WearCom, Block Party...) • Abschluss – Probleme, Aussichten

3. 1. Einleitung 1.1. Charakteristiken von Mehrbenutzer-Systemen  Multiple users (mehrere Personen interagieren gleichzeitig mit dem System)  Multiple contexts (Darstellung der Szene kann für jeden Benutzer eigenständig definiert werden, mehrere Anwendungen zur gleichen Zeit)  Multiple locales (AR-System kann auf mehreren Rechnern verteilt betrieben werden, mehrere Anzeigesysteme gleichzeitig)

4. 1. Einleitung 1.2. Schlüsseleigenschaften von kollaborativen AR-Umgebungen Virtuality Augmentation Cooperation Independence Individuality

5. 1. Einleitung • Warum Mehrbenutzer-Systeme? •  Teamwork heutzutage insbesondere auch in der Informatik immer mehr gefragt •  bei Kommunikation ist es wichtig, dass Information vollständig und unverfälscht übermittelt wird • trotz sehr guter Resultate von modernen Kommunikationsgeräten ist die Kommunikation nicht mit einem persönlichen Gespräch vergleichbar • AR-Mehrbenutzersysteme können diese „Naht“ deutlich verringern (seamless collaboration)

6. 2. Das Projekt „Studierstube“ • 2.1. Einleitung • Projekt wurde 1996 an der TU Wien von Dieter Schmalstieg ins Leben gerufen • Studierstube ist Umgebung, in der mehrere Anwendungen zur gleichen Zeit ablaufen  mehrere Benutzer können die virtuelle Szene betrachten und mit ihr interagieren

7. 2. Das Projekt „Studierstube“

8. 2. Das Projekt „Studierstube“

9. 2. Das Projekt „Studierstube“ • 2.2. Implementation / die Open Inventor Bibliothek (OIV) • ursprünglich von Silicon Graphics (SGI) entwickelt • stellt dem Programmierer Bausteine zur Verfügung, um mächtige Fähigkeiten moderner Grafikhardware zu nutzen, ohne direkt in OpenGL programmieren zu müssen.  verwendet 3D-Objekte und keine einfachen Geometrieelemente wie Punkte, Linien und Polygone, um eine Szene aufzubauen

10. 2. Das Projekt „Studierstube“

11. 2. Das Projekt „Studierstube“ • 2.3. Tracking • STUDIERSTUBE-Anwendungen können gleichzeitig auf verschiedenen Rechnern in einer heterogenen und verteilten Umgebung ablaufen • ein abstraktes Schnittstellenmodell wurde gewählt. Vorteile: • Konfigurierbarkeit Filterung verteilte Ausführung Erweiterbarkeit

12. 2. Das Projekt „Studierstube“ • 2.4. Eingabegeräte • Das Personal Interaction Panel (PIP)

13. 2. Das Projekt „Studierstube“ • 2.5. Ausgabegeräte • HMDs • Videoprojektoren • ein OIV-kompatibler Betrachter mit mehreren Anzeigemodi: • Field Sequential Stereo Line Interleaved Stereo Dual-Screen Stereo Anaglyph Stereo Mono Tracked Display Tracked Head Desktop

15. 3. Beispiele für Mehrbenutzer-Systeme 3.1. WearCom – ein tragbarer Kommunikationsraum

16. 3. Beispiele für Mehrbenutzer-Systeme • 3.1.1. Einteilung von am Körper getragenen Systemen •  head-stabilized: das Information Display ist relativ zum Blickfeld des Benutzers angebracht. • body-stabilized: das Information Display ist relativ zum Körper des Benutzers angebracht und passt sich dem Blickfeld des Benutzers an. Dies verlangt ein zum Körper relatives Tracking des Benutzerblickfelds.  world-stabilized: das Information Display ist an Positionen in der realen Welt angebracht und variiert, sobald der Benutzer Blickfeldorientierung und -position verändert. Dies verlangt ein zur Umgebung relatives Tracking des Benutzerblickfelds.

17. 3. Beispiele für Mehrbenutzer-Systeme Ein body-stabilized Information Display

18. 3. Beispiele für Mehrbenutzer-Systeme • 3.1.2. Implementation • als body-stabilized System implementiert • der Kopf wird ausschließlich über die vertikale Achse getrackt • Verteilung der der Audio-Streams in Echtzeit • 586 PC mit 20 MB RAM, auf welchem Windows 95 läuft, dient als Wearable • ein in der Hand gehaltener kabelloser radio trackball mit 3 Tasten ist primäres Eingabegerät

19. 3. Beispiele für Mehrbenutzer-Systeme Der virtuelle Konferenzraum

20. 3. Beispiele für Mehrbenutzer-Systeme 3.2. Block Party: Assistenz durch Fernexperten • Experte sitzt an einem Desktop Terminal • hilft einem User, ein echtes „Baukastenmodell“ (vergleichbar mit Lego) zusammenzustellen • die Oberfläche des Experten besteht aus 3 Komponenten: • ein dreidimensionales virtuelles Modell des Objekts, welches zusammenzustellen ist  ein einfaches, geteiltes 3D modeling package um virtuelle Modelle zusammenzustellen  ein Videofenster, welches den Blick des Benutzers zeigt

21. 3. Beispiele für Mehrbenutzer-Systeme • der Block Builder verwendet ein tragbares ein Virtual i-O HMD • Position sowie die Orientierung des Kopfes wird von einem Polhemus Fastrak magnetic sensor getrackt • Farbvideokamera ist am HMD angebracht, um dem Experten zu zeigen, was der Träger macht • der Block Builder sieht virtuelle Blöcke, welche nahe des echten Arbeitsraums herumschweben 3.2. Block Party: Assistenz durch Fernexperten

22. 3. Beispiele für Mehrbenutzer-Systeme 3.3. Gemeinschaftlicher Web Space • dieses Projekt ermöglicht mehreren nebeneinander stehenden Usern gemeinschaftliches Internet-Surfen • User sehen sich gegenseitig und virtuelle Webseiten, welche im Raum herumschweben. • Webseiten werden ausgewählt, indem man auf sie schaut • weitere Eingabe erfolgt durch Sprachbefehle

23. 3. Beispiele für Mehrbenutzer-Systeme 3.3. Gemeinschaftlicher Web Space

24. 3. Beispiele für Mehrbenutzer-Systeme 3.3. Gemeinschaftlicher Web Space • implementiert als body-stabilized Information Display • Tracking erfolgt mit einem Polhemus Fastrak elektromagnetischem Sensor • Spracherkennungs-Software erkennt 46 Befehle mit einer Genauigkeit von 90% • Information Privacy ermöglicht sowohl private als öffentliche Betrachtung der Webseiten

25. 4. Abschluss  verschiedene Projekte wie Dieter Schmalstieg‘s Studierstube haben gezeigt, dass es möglich ist, gemeinschaftliche Umgebungen für mehrere Anwender zur Verfügung zu stellen • auch sinnvoller Einsatz z.B. in der Medizin wäre durchaus vorstellbar • allerdings häufig nicht intuitiv bedienbare Umgebungen • könnte WearCom heutige Videokonferenzen ablösen? • hat Internet-Surfen mit dem Collaborative Web Space Zukunft?