Untersuchungen zur ergonomischen Gestaltung von VR-Systemen

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Diplomarbeit „Untersuchungen zur ergonomischen Gestaltung von VR-Systemen“ von Andreas Pusch, FHF 2003/2004 • Virtual Research V8 (HMD Head Mounted Displays; vgl. 1.2.3 „HMD“) • Erdebox (Powerwall Stereoprojektionswand; vgl. 1.2.3 „Projektion“) • BARON (Workbench variabler Stereoprojektionstisch; vgl. 1.2.3 „Projektion“) • HyPI-6 (CAVE Cave Automatic Virtual Environment Mehrwandstereoprojektionssystem, vgl. 1.2.3 „Projektion“) Allen Systemen ist gemein, dass sie computergenerierte Stereobilder repräsentieren. Dazu sind, abhängig von der Anzahl der Simultandarstellungen, ein oder mehrere in einem Rechnersystem/-verbund integrierte Grafikkarten notwendig, deren ausgehende Signale über spezielle Softwaresysteme synchronisiert und zur Stereoausgabe verwendet werden. Aus dieser allgemeingültigen Tatsache heraus ergibt sich nachfolgend der Verzicht auf die Erwähnung der jeweilig zugrundeliegenden Rechnersysteme, zumal diese häufig sehr benutzungsspezifisch ausfallen. Nur diesbezüglich außergewöhnliche Konfigurationen (z.B. bei HyPI-6) werden kurz beleuchtet. Virtual Research V8 [25] Hinter dieser Bezeichnung verbirgt sich, wie oben erwähnt, eine komplette virtuelle, immersive Umgebung in HMD-Form. Helmartig sind dabei alle relevanten Komponenten angeordnet, wobei es im Normalfall weder Tracking, noch direkt verknüpfte Eingabesysteme gibt. Diese müssten individuell und abhängig vom Anwendungsfeld nachgerüstet werden. Die Haupteinsatzgebiete liegen v.a. im Consumerbereich und professionellen Produkt-/ Designevaluationsgebieten. Im Wesentlichen besteht dieses System aus folgenden ergonomisch interessanten Komponenten, die auch für die späteren Betrachtungen von Belang sein werden: • zwei 1,3“ (diagonal) große Active Matrix Liquid Crystal Displays (640x480x3[RGB] je Auge, Kontrastverhältnis 200:1) • Field of View: 60° • Bildüberlappung: 100% • unterstützte Pupillenabstände (IPD - Interpupillary Distance): 52-74mm • Akkomodationsanpassung: 10-30mm • Justierhilfen für Passform, IDP und Akkomodationsgläser • Sennheiser HD25 Kopfhörer (variabel positionierbar, wegklappbar) • Abmessungen: 43x20x15cm • Gewicht: 1 kg • Tracking optional (wenn eingesetzt, dann meist optisch) Abb. 34, Virtual Research V8 34
Diplomarbeit „Untersuchungen zur ergonomischen Gestaltung von VR-Systemen“ von Andreas Pusch, FHF 2003/2004 Erdebox [26] Die Konfiguration der Erdebox entspricht im Wesentlichen der einer Powerwall. Dahinter verbirgt sich im Normalfall ein einwandiges, meiste planares, sehr großformatiges Projektionssystem. Speziell in der Automobilindustrie werden diese VEs vermehrt eingesetzt. Sie können mit nur einem oder mehreren Projektoren betrieben werden. Die Anzahl der Projektoren hängt dabei nicht nur von Darstellungsart (passiv, aktiv) ab, sondern auch von der Größe der zu bedienenden Projektionsfläche. So ist es möglich, mehrere Projektoren so zu kombinieren, dass die entsprechenden Projektionsbereiche aneinandergrenzen. Häufig wird im Zuge dessen aus raumökonomischen Gründen auf Spiegelkonstruktionen zurückgegriffen. Die Erdebox des Fraunhofer IAO hingegen arbeitet mit einer direkten, rückwärtigen Bestrahlung des Schirms, was einen erheblichen Raumbedarf zur Folge hat. Tracking, Eingabesysteme und Soundausgabe in Verbindung mit diesem VE-Typ sind zusätzlich zu installieren. Die Erdebox am IAO besitzt folgende auf das Wesentliche beschränkte Konfiguration: • zwei Hitachi-CP-sx5500-LCOS-Beamer (Liquid Crystal on Silicon): je 1365x1024 Pixel RGB, Kontrastverhältnis: 600:1 (lin./zirk. Polarisation) • Lichtleistung der Projektoren: 1500 ANSI Lumen, 1200 im Whispermode • Schirm: 3,1m Diagonale (Hochformat) • Field of View: 76° • Scanfrequenzen: horizontal: 15-82kHz, vertikal: 56-120Hz • Soundvorrüstung • elektromagnetisches oder optisches Tracking Abb. 35, Erdebox BARON [27] Bei diesem System handelt es sich um einen vielseitig einsetzbaren High-Performance- Projektionstisch. Anwendung findet er v.a. in der Forschung und dem Prototype-Designing. Mehrere Betrachter können gleichzeitig die VR wahrnehmen, Inhalte diskutieren und modifizieren. Das Problem besteht aber hier darin, dass von Hause aus keine Eingabesysteme vorgerüstet sind. Spezielle Hardwareanpassungen sind also vonnöten, um eine Interaktion überhaupt erst zu ermöglichen. Über die folgenden, wichtigsten Spezifikationen verfügt der BARON: • 1-2 BarcoReality-908-CRT-Beamer (aktiv/passiv; vgl. 1.2.3 „Projektion“, lin. Pol.): RGB (180MHz), je 1600x1250 Pixel (max. 3200x2560 Pixel) 35
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