Untersuchungen zur ergonomischen Gestaltung von VR-Systemen

Diplomarbeit „Untersuchungen zur ergonomischen Gestaltung von VR-Systemen“ von Andreas Pusch, FHF 2003/2004
Unter den kontinuierlichen Eingabegeräten findet man jedoch viel „Unbekanntes“ vor.
Zunächst bedeutet kontinuierlich, dass permanent Eingabedaten vom System eingelesen
werden, die sich im Idealfall unverzüglich auf das VR-Erlebnis auswirken. Oberstes Ziel der
kontinuierlichen Eingabeverarbeitung ist neben der technischen Effizienz die Ausrichtung auf
die Nachbildung intuitiver Interaktionsmechanismen. Dazu zählen der Perspektivwechsel bei
Blickrichtungsänderungen oder dem „Laufen um Objekte herum“ und die
Positionsabhängigkeit handgeführter Eingabegeräte (z.B. Hornet, Mike). Das Hauptaugemerk
sei deshalb an dieser Stelle auf das sog. „Tracking“ gerichtet. Tracking in VEs steht allgemein
für das sensorische Erfassen kinematischer Eingaben (Bewegungen z.B. von Händen und
Kopf) des Benutzers, im Idealfall in allen 6 Freiheitsgraden (6 DoF – 6 Degrees of Freedom;
d.h.: Position im Raum [x,y,z] und Orientierung im Raum [3D-Richtungsvector, Rotation um
x,y,z]). Dabei kann das Tracking elektromagnetisch, optisch, mechanisch, auf Trägheit oder
Ultraschall basierend oder in Kombination der genannten erfolgen.
Elektromagnetisches Tracking
Hierbei wird von drei orthogonal angeordneten Emitterspulen im tatsächlichen
Interaktionsraum ein elektromagnetisches Feld aufgebaut. Der u.a. mit drei analog
angeordneten Empfangsspulen ausgestattete Sensor befindet sich z.B. im Hand- und/oder
Stereosichtgerät (spezielle Brille, vgl. 1.2.4). Über die in diesen Empfangsspulen induzierte
Spannung lassen sich nun Position und Lage (6 DoF) des Sensors über Feldstärke und –
winkel relativ zum Emitter bestimmen. Zur Übertragung der vom Sensor aufgenommenen
Daten wird abermals ein Sendesystem verwendet, welches der Benutzer beispielsweise in
einem Rucksack mit sich führt.
Grundsätzlich ist dieses System recht robust, hinreichend genau und gemäß aktueller
Standards gesundheitlich unbedenklich. Verdeckungen der Sensoren oder Emitter spielen
keine Rolle. Problematisch verhält sich das System jedoch gegenüber magnetischen oder
metallischen Oberflächen, durch die es zu Datenverfälschungen aufgrund von Streufeldern
kommen kann. Auch emitterbedingte Magnetfeldschwankungen weisen ähnliche Phänomene
auf. Aus der Forderung nach geeigneten Filtermaßnahmen zur Kompensation der genannten
Störeinflüsse resultiert auch eine erhöhte Systemlatenz, die sich anwendungsabhängig
durchaus störend auswirken kann. Aus ergonomischer Sicht ist insbesondere der erwähnte
Rucksack ein Hindernis. In diesem müssen sowohl die von den Sensoren belieferte
Sendeanlage, als auch die zugehörigen Akkus zum Betrieb von Sendeanlage und
Eingabegeräten untergebracht werden. An einer kabellosen Variante wird noch gearbeitet.
Abb.7, Komponenten für elektromagnetisches Tracking
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