Untersuchungen zur ergonomischen Gestaltung von VR-Systemen

Diplomarbeit „Untersuchungen zur ergonomischen Gestaltung von VR-Systemen“ von Andreas Pusch, FHF 2003/2004
Helligkeits- und Kontrastminderung durch Filtereinsatz
Hierbei handelt es sich um eine Tatsache, die generell bekannt ist, in den Versuchen jedoch
noch einmal im Detail nachvollzogen werden kann. Gerade die Lichtreduktion durch den
Polarisator, aber auch später durch den Analysator wurde oben bereits beschrieben. Die
Verminderung der Beleuchtungsstärke hängt dabei ganz entscheidend mit den optischen
Effekten (z.B. Strahlauftrennung etc.) zusammen, die letztendlich die Polarisation überhaupt
erst ermöglichen. Aus einer Verminderung der Gesamthelligkeit und dem gemessenen
Lichtdurchlass selbst bei Verschlussstellung der Filter, muss auch auf eine teilweise
Kontrastminderung geschlossen werden, die jedoch nicht näher untersucht wurde.
Konsequenzen:
Helligkeitsminderungen kann am einfachsten durch höhere Projektorleistungen entgegen
gewirkt werden. Über feinere und höherwertigere Filtermaterialien ist überdies ebenfalls eine
Verbesserung der Helligkeit zu erreichen, ebenso wie durch weniger dunkle Szenen. Auch
sollten die Filterpaare (Polarisator, Analysator) im Idealfall aufeinander abgestimmt werden,
was derzeit nicht der Fall ist. Für die Kontrastproblematik gilt Ähnliches, außer dass schon
beim Szenenkontrastdesign auf hinreichend Differenzierung geachtet werden sollte.
Farbverzerrung abhängig vom relativen Verdrehwinkel
Auch dieses Phänomen kann bestätigt werden. Verursacht durch die Rotationsdispersion
konnte speziell bei den zirkularen Filterproben beobachtet werden, dass mit zunehmender
Verdrehung Farbverschiebungen auftraten. In welchem Maß dies vorhersagbar zu beschreiben
ist und welche Auswirkung sich daraus auf die Wahrnehmung/Immersion ergeben, müsste in
späteren Folgeuntersuchungen überprüft werden. Bei den linearen Polfiltern waren diese
Effekte in für sie üblichen Einsatzsituationen kaum zu beobachten.
Konsequenzen:
Es ist vorstellbar, bei entsprechenden Anlagen die Szenen pro Auge (d.h. pro Projektor/Pipe)
in dem Maße leicht farbverschoben zu generieren, dass jene Effekte der Rotationsdispersion
wiederum ein möglichst farbtreues Bild erzeugen. Hierzu ist jedoch festzustellen, wie die
expliziten Farbverschiebungen für die verwendeten Filterpaare in statistischen Einsatzfällen
genau aussehen. Daraufhin kann dann die optimale Pre-Farbkorrektur (Filtering) erfolgen,
abhängig vom Polarisationsverfahren.
Unterschiedliche Filterwirkungen abhängig vom relativen Verdrehwinkel (zirk. Polfilter)
Die Versuche haben gezeigt, dass alle zirkularen Polfilter radial inhomogene
Durchlasseigenschaften aufweisen. Sehr gut ist dies aus den obigen Diagrammen zu erkennen.
Dabei folgen die Beleuchtungsstärkeschwankungen sinusartigen Kurven und haben ihre
maximale Abweichung jeweils in den orthogonale Filterstellungen. Das Bedeutsame in
diesem Zusammenhang ist die prinzipiell unerwünschte Korrelation der Abweichungen, d.h.
in einem relativen Verdrehwinkel von 90° weichen sowohl Durchlass-, als auch
Verschlussleistung maximal ab (vermindern sich) und zwar jeweils zum Nachteil des
potentiellen Benutzers. Dadurch kann es im ungünstigsten Falle gerade bei einer Verdrehung
in die Nähe der Orthogonalen zu einer signifikanten Verstärkung von Ghostings kommen.
Konsequenzen:
Da es sich hierbei um rein filterbedingte Fehler handelt, muss zur Problemlösung an den
Filtern selbst angesetzt werden. D.h. einerseits könnten höherwertigere Filtermaterialien mit
homogeneren Eigenschaften eingesetzt werden, was jedoch die bekannte Kosten-Nutzen-
Frage provoziert. Alternativ ist eine Justierung der Analysatoren in den Brillen so vorstellbar,
dass das D/V-Verhältnis über den gesamten Rotationsbereich nahezu konstant bleibt, und
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