Faktoren für Präsenz in virtueller Architektur

HOLGER REGENBRECHT, BAUHAUS-UNIVERSITÄT WEIMAR, 1999
Abb� 1�2: Magnetisches Tracking
FAKTOREN FÜR PRÄSENZ IN VIRTUELLER ARCHITEKTUR GEGENSTAND
Das jeweils gewählte Trackingverfahren hängt vom Einsatzzweck und insb. von
den (realen) Umgebungsbedingungen ab. So sind mechanische Tracker sehr
schnell und genau, beschränken aber die Bewegungsmöglichkeiten, akustisches
Tracking ist sehr preiswert, aber dafür ungenau und störanfällig, optisches
Tracking ist nur möglich, wenn zwischen Sender und Empfänger Sichtkontakt
besteht. Am häufigsten werden magnetische Trackingverfahren eingesetzt. Die
wesentlichen Vorteile liegen in der nahezu beliebigen Anzahl von Empfängern
und damit zu verfolgender Objekte (wie Gliedmaßen des Körpers) und in der
relativ großen Trackingentfernung, die bis zu ca. 10 Metern betragen kann. Der
Hauptnachteil besteht in der Störanfälligkeit gegenüber (insb. sich bewegenden)
metallischen Objekten und Magnetfeldern von anderen Quellen (z.B. Monitore)
in der Umgebung. Hierzu wurden und werden zahlreiche Verfahren entwickelt,
um diese Störfaktoren zu minimieren. Entscheidende Parameter von
Trackingsystemen für den Einsatz in einem VR-System sind die Genauigkeit und
Auflösung (im Millimeterbereich), die Update-Rate (ca. 5-120Hz) und insbesondere
die Latenzzeit, d.h. wie groß ist die Verzögerung zwischen tatsächlicher
Objektbewegung und übermittelter Bewegung. Diese liegt günstigstenfalls bei
einigen Millisekunden und beeinflußt maßgeblich den Gesamteindruck der virtuellen
Umgebung. So kann zwar ein Idealsystem eine Bildwiederholrate von
120fps besitzen, werden jedoch die eigenen Kopfbewegungen mit einer Verzögerung
von 100ms ermittelt, erreicht man unter Ausschließung aller anderen verzögernden
Größen praktisch nur eine Modellsichtwiederholrate von 10fps.
In der Regel sind magnetische Tracker kabelgebunden, d.h. die Bewegungsfreiheit
des Nutzers wird durch diese Verbindungen eingeschränkt. Abhilfe schaffen
hier kabellose Systeme, die jedoch sehr teuer sind oder mechanische Konstruktionen,
wie die an der Bauhaus-Universität entwickelte „platform“, die den Nutzer
weitgehend von diesen Behinderungen befreit (siehe Regenbrecht & Donath,
1997).
In den meisten Fällen wird ein Tracker (Empfänger) dazu verwendet, um die
Position und Blickrichtung des Nutzers zu ermitteln. Dazu wird das einige Zentimeter
große Gerät an einer (im Zusammenhang mit den verwendeten Ausgabegeräten
meist vorhandenen) Halterung befestigt, die der Nutzer auf dem Kopf
trägt.
Mindestens ein weiterer Tracker befindet sich am Interaktionsgerät, das dem
Benutzer eine über das bloße Betrachten der virtuellen Umgebung hinausgehende
Interaktion mit Objekten oder der gesamten virtuellen Welt ermöglicht.
Eines der einfachsten Interaktionsgeräte ist ein Zeigegerät mit einem Taster
(Knopf), wie z.B. der Stylus der Fa. Polhemus. Dieses Gerät besitzt eine stiftförmige
Form, wobei auf der Oberseite des Stiftes ein Knopf angebracht ist. Im Inneren des
Stylus befindet sich ein Tracker, der die Position und Richtung des Stiftes ermittelt.
Mit diesem Gerät sind einfache Interaktionen in der Form „Zeigen und Auslösen“
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