Untersuchungen zur ergonomischen Gestaltung von VR-Systemen

Diplomarbeit „Untersuchungen zur ergonomischen Gestaltung von VR-Systemen“ von Andreas Pusch, FHF 2003/2004
Ausgabe werden nur am Rande behandelt, da sie sich häufig noch im Experimentierstadium
befinden, keine VR-spezifische Relevanz besitzen oder aus z.B. medizinischen Gründen
abgelehnt werden müssen.
Visuelle Ausgabegeräte
Hierbei handelt es sich um die wichtigste Ausgabeform (s.o.). Bedeutendstes Merkmal
visueller Ausgabegeräte aus dem VE-Umfeld ist die Fähigkeit zur stereoskopischen
Darstellung (vgl. auch 1.2.4). Hauptsächlich wird diese Art der Darstellung dadurch erreicht,
dass jeweils ein Bild für das linke und eines für das rechte Auge bereitgestellt wird
(binokulare Disparität, [15]). Ziel ist es folglich, einen 3-dimensionalen Eindruck
(Querdisparation, Stereopsie [15], vgl. auch 1.2.4), also räumliches Sehen zu simulieren. Aus
technisch-ergonomischer Sicht kommt es dabei speziell in Bezug auf die Bewertung der
Darstellungsqualität auf eine flimmerfreie Wiedergabe an. Laut der EU-Richtlinie
„Bildschirmarbeitsplätze“ wird eine Mindestbildwiederholfrequenz von 73 Hz, in diesem Fall
je Auge, empfohlen. Inwieweit dieser und andere Grenzwerte auf das VR-Umfeld übertragbar
sind, ist Betrachtungsgegenstand von Gliederungspunkt 2. Allgemein durchgesetzt haben sich
zwei grundsätzliche Prinzipien der visuellen Ausgabe: erstens die der sog. „Head Mounted
Display“s (HMD) und zweitens die Projektions- bzw. Rückprojektionssysteme. Der Desktop-
Einsatz ist hingegen eher weniger bedeutend, wird aber der Vollständigkeit halber
untenstehend ebenfalls betrachtet.
Desktopsysteme (CRT)
Angelehnt an den gewohnten Umgang mit Desktop-PC-Offices existieren schon seit geraumer
Zeit Ideen und Ansätze, spezielle Applikationen zu verwenden, die gewisse Inhalte in
„virtueller Form“ darbieten. Das hat jedoch mit VR im eigentlichen Sinne nichts zu tun. Am
besten lässt sich dies am Beispiel von 3D-Spielen oder (eher seltenen) 3D-
Datenverwaltungssystemen beschreiben, die praktisch auf einem ganz normalen Monitor
monoskopisch ein 3D-Umfeld repräsentieren, das aufgrund fehlender Stereoskopie nicht
„räumlich erfahrbar“ ist.
Anders verhält es sich mit besonderen Rechnerkonfigurationen (u.a. hinreichend schnelle
Grafikkarte und angemessen schneller Monitor), die die „aktive Stereoskopie“ (vgl. 1.2.4)
erlauben. Kurz gesagt werden abwechselnd die Bilder für das linke und das rechte Auge auf
dem Monitor dargestellt. Dem Benutzer schaltet währenddessen eine sog. Shutterbrille (vgl.
1.2.4) synchron zum Bildwechsel auf dem Monitor über transparente LCDs entsprechend das
linke oder das rechte Auge „dunkel“. Die Synchronisierung erfolgt z.B. über ein IR-Signal.
Durch die alternierende Umschaltung sieht das jeweilige Auge nur das zugehörige Einzelbild
und das Gehirn kann den 3D-Eindruck synthetisieren (vgl. 1.2.4). Auch in größeren VEs bis
hin zur CAVE (vgl. 1.2.5) kommt diese Technologie zum Einsatz.
Der Nachteil der oben beschriebenen desktopbasierter Systeme, abgesehen von der „unechten
VR“, liegt v.a. darin, dass Kopfbewegungen im Normalfall nicht getrackt werden (nur bei
hochspeziellen Systemen oder zu Forschungszwecken) und der Blick eher dem Schauen durch
ein kleines Fenster in die Virtuelle Realität gleicht. Interaktionen sind in begrenztem Maße
z.B. über mechanische Tracker und Eingabegeräte (vgl. 1.2.2) realisierbar.
Unterdessen wird am Fraunhofer IAO an einer Desktop-VE gearbeitet, die sich der
Projektionstechnik und bspw. optischem Tracking bedient, aber sehr kompakt bleibt. Zur
allgemeinen Funktionsweise der Projektionssysteme s.u. Als etwas exotisches, inzwischen
aber anwendungsreifes Verfahren im Desktopbereich wäre der Vollständigkeit halber noch
Dresden3D (Bildtrennung erfolgt durch eine vor dem Display platzierte Prismenmaske) zu
nennen. [16]
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