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Notizen zu OOP Vortrag
„Virtual Reality für Business-Anwendungen“
Wir „tauchen“ in unsere erste Virtuelle Welt ein! Die Agenda für heute:
– Kurze Einordnung
– Jetzt neu: Kostengünstige Hardware
– Jetzt neu: Programmierung leicht gemacht
– Beispiele zu VR in Business-Anwendungen
Der Übergang von der Realität in virtuelle Welten, genannt Mixed Reality, ist fließend.
Virtuelle Realität (VR)
Darstellung und Wahrnehmung der Wirklichkeit und ihrer physikalischen
Eigenschaften in einer in Echtzeit computergenerierten, interaktiven virtuellen
Umgebung.
Gemischte Realität (Mixed Reality)
Mixed reality bezeichnet eine Vermischung von virtueller Realität mit der physischen
Welt
Unter Augmented Reality / erweiterte Realität / AR
versteht man die computergestützte Erweiterung der Realitätswahrnehmung.
Beispielsweise die Ergänzung von Bildern oder Videos mit computergenerierten
Zusatzinformationen oder virtuellen Objekten mittels Einblendung/Überlagerung. Bei
Fußball-Übertragungen ist erweiterte Realität beispielsweise das Einblenden von
Entfernungen bei Freistößen mithilfe eines Kreises oder einer Linie.
Augmented Virtuality / erweiterte Virtualität / AV
In erweiterter Virtualität wird die virtuelle Welt mit Informationen aus der realen Welt
angereichert.
In virtuellen Räumen werden reale physikalische Objekte und Personen
eingebunden, die in Echtzeit mit der virtuellen Welt interagieren können.
Beispiel: Einblendung von Videokonferenzteilnehmern in die virtuelle Welt wie bei
der Telepräsenz oder die Einblendung realer Spieler in Computerspiele.
Darstellung virtueller Welten über
• Großbildleinwände (z.B. für Filme, (Flug)-Simulatoren)
• PC-Monitor
• Cave Automatic Virtual Environment (CAVE)
- Raum zur Projektion einer dreidimensionalen Illusionswelt der
virtuellen Realität.
- Eine Möglichkeit ist ein Würfel mit bis zu sechs Projektionsflächen,
unter Umständen wird also auch ein gläserner Boden von unten mit
Projektoren bestrahlt
• Head-Mounted Display
(siehe weiter unten)
Interaktion in virtuellen Welten
• 3D-Maus,
• Datenhandschuh
• Flystick
• Ganzkörperanzug
• omnidirektionales Laufband
Head-Mounted Display (HDM) zeigt stereoskopische Bilder
Darstellung virtueller Welten mittels HMD
Ein Head-Mounted Display ist ein auf dem Kopf getragenes visuelles Ausgabegerät.
Es präsentiert Bilder entweder auf einem augennahen Bildschirm oder projiziert sie
direkt auf die Netzhaut.
Je nach Ausgestaltung nennt man das HMD auch Videobrille, Helmdisplay oder VR-
Helm.
Videobrille
Kopfbügel mit zwei Kleinstbildschirmen und Kopfhörer oder Ohrstöpseln.
Dargestellt werden stereoskopisch aufgezeichnete Videos.
VR-Brille
Wie Videobrille mit zusätzlicher 3D-Bewegungserfassung.
Dargestellt werden dynamisch erzeugte stereoskopische Bilder.
AR-Brille (Smartglasses)
Projiziert virtuelle Informationen vor die Augen des Brillenträgers
der visuell nicht von der Außenwelt abgeschirmt ist.
Stereoskopische Bilder – alles neu?
Seit 1838 ist der Effekt bekannt: das menschliche Gehirn erzeugt aus
stereoskopischen Bildern einen dreidimensionalen Raumeindruck.
Das erste Stereoskop wurde vor der Erfindung der Photographie im Jahre 1833 von
Wheatstone erfunden und diente zur Betrachtung gezeichneter räumlicher Figuren.
• Das Konzept ist jetzt über 180 Jahre alt.
• Die Stereoskopie ist die Wiedergabe von Bildern mit einem räumlichen
Eindruck von Tiefe, der physikalisch nicht vorhanden ist.
• Der Menschen betrachtet seine Umgebung durch zwei Augen gleichzeitig aus
zwei Blickwinkeln (mittlerer Augenabstand von 65 mm)
• Das menschliche Gehirn erzeugt aus diesen zwei Einzelbildern ein
dreidimensionales Raumbild.
Schon 1910 gab es eine „low-cost“-Variante des Stereoskops.
HARZER HEXENBRILLE Taschen-Stereoskop-Apparat aus Metall für Stereofotos 3 x 7
cm mit Motiven aus dem Harz.
Hergestellt um 1910 von “Neue Photographische Gesellschaft A. G.” Stehlitz - Berlin
für Getränkewerbung (Harzer Hexenbesen u. Citronen-Labe) der Firma Salfeldt & Co.
Nordhausen am Harz.
Quelle: http://www.stereoskopie.com/Stereobetrachter/Taschen-
Stereoskop/Harzer_Hexenbrille/body_harzer_hexenbrille.html
VR-Brillen sind heute für jedermann erschwinglich!
Die Hauptkomponenten eines HMDs sind eine Displayeinheit und eine HMD-Optik.
Die Displayeinheit liefert das Bild aus einer angeschlossenen Datenquelle (z.B.
Laptop). Die HMD-Optik leitet das Bild weiter und projiziert es vor das Auge.
Allerdings muss die Anzeige bei Fehlsichtigen (Kurz- oder Weitsichtigen) dem Auge
angepasst werden.
Ausgestattet mit einem Head Tracker kann das Bild an die momentane Blickrichtung
angepasst werden.
Mit den gesammelten Positionsdaten des Kopfes kann das projizierte Bild in Echtzeit
verändert werden.
Somit entsteht auch bei Bewegung das Gefühl, Teil der Anwendung zu sein.
Verzögerte und unscharfe Darstellung kann zu unangenehmen Nebenerscheinungen
wie der Simulator Sickness (Simulatorübelkeit) führen.
Google Cardboard
Das Google Cardboard ist eine Halterung aus Karton, welche aus einigen
Smartphones eine Virtual-Reality-Brille macht. Die Konstruktion besteht neben dem
Karton aus zwei Sammellinsen und einem Druckschalter.
Der Deckel wird mit einem Klettverschluss geschlossen. Wenn man nun auf dem
Smartphone eine App mit der Unterstützung einer stereoskopischen Ansicht öffnet,
wird durch die VR-Brille aus den zwei einzelnen Bildern ein 3D-Bild. Durch die
Sensoren im Smartphone kann man sich in dieser 3D-VR-Welt auch umsehen, die
Drehung des Kopfes wird zur App übertragen.
Google Cardboard hat dazu beigetragen, dass Entwickler ihre ersten Schritte gewagt
haben, um VR-Anwendungen zu entwickeln. Google stellt ein SDK für Android und
Unity zur Verfügung, um die Entwicklung der Apps zu erleichtern. Einige mobile
Webbrowser unterstützen inzwischen WebVR, sodass eine Programmierung auch in
JavaScript möglich ist.
Weitere Informationen: https://vr.google.com/cardboard/
Anwendungsbeispiel:
ShelfZone - Virtuell einkaufen und Produkte real geliefert bekommen
Das Video zeigt ein Beispiel einer Augmented Virtuality – Anwendung:
In einem virtuellen Kaufhaus können reale Produkte ausgewählt werden.
ShelfZone ist ein Virtual-Reality-Simulator für den Einzelhandel, um das Verhalten von
Kunden im Supermarkt zu untersuchen. Der Simulator wurde von der italienische
Agentur Imille als Marketing-Tool entwickelt und richtet sich an Kunden aus der
Industrie, große Einzelhandelsgruppe und Forschungsinstitute. Die Ergebnisse der
virtuellen Einkaufstour zeigen wie Kunden auf die Gestaltung von Produkten, den
Regalplatz und andere Kauffaktoren reagieren.
Quelle: ShelfZone, https://youtu.be/-2UT2KcnJiE
Die Frage lautet: „… wie kommen wir schnell und einfach zu einer eigenen virtuellen
Welt?“
Zur Erstellung virtueller 3D-Welten gibt es viele (höchst-komplexe) kostenpflichtige
3D-Programme.
Als OpenSource Variante ist z.B. Blender verbreitet (https://www.blender.org/).
Aber es geht jetzt auch einfacher!
Im Standard-Webbrowser kann man heute virtuelle Welten stereoskopisch
darstellen!
Die heutige Lösung: Web-Browser und JavaScript
Denn sie können mittlerweile virtuelle Welten stereoskopisch darstellen!
Zur Darstellung von interaktiven, grafischen 3D-Szenen im Internet kann man nutzen:
- Virtual Reality Modeling Language (VRML) / Extensible 3D (X3D)
mit
- JavaScript-API WebVR
Beispiele sind
• WebGL (Web Graphics Library)
is a JavaScript API for rendering 3D graphics within any compatible web
browser without the use of plug-ins
https://developer.mozilla.org/de/docs/Web/API/WebGL_API
• Three.js
is a cross-browser JavaScript library/API used to create and display animated
3D computer graphics in a web browser. Three.js uses WebGL.
https://threejs.org/
• WebVR
is an experimental JavaScript API that provides support for virtual reality
devices in your browser.
https://webvr.info/
In vier einfachen Schritten kann man Objekte für eine 3D-Welt erzeugen.
Initialisierung auf Basis des Frameworks “WebVR Boilerplate”
OpenSource Framework: webvr-boilerplate
https://github.com/borismus/webvr-boilerplate
WebVR Boilerplate
A THREE.js-based starting point for VR experiences that work well in both Google
Cardboard and other VR headsets.
Der Beispielcode zeigt die wenigen Schritte, um einen Würfel mit Textur im Raum
positionieren und rotieren lassen.
Das Ergebnis als Screenshot.
Mit geringem Aufwand und wenig Infrastruktur kann jeder selbst seine Welt
erzeugen.
Ein Web-Server läuft im Internet, der die URL antwortet.
Rufen Sie vom Browser am Handy die URL, legen Sie das Handy in die VR-Brille und
haben Sie Spaß!
Am Handy können die Browser Mozilla Firefox 5.1, Safari oder Chrome WebVR-
Inhalte darstellen.
Kommen wir zu den Beispiel-Anwendungen.
Das Schlüsselwort heißt: Visualisierung!
Komplexe Zusammenhänge begehbar, erlebbar gestalten.
Beispiel Kommunen
In der Kombination von Konzepten der Virtuellen Realität (VR) mit Geo-
Informationssystemen liegt ein hohes Anwendungspotenzial speziell im kommunalen
Bereich.
Beispiele:
• Visualisierung von Stadtplanung,
• Schadstoffverteilung,
• Tourismus- und Wirtschaftsförderung,
• Visualisierung von Krisenszenarien
Das neue Google Street View: erhöhe die Akzeptanz bei Großprojekten, indem sie für
jedermann virtuell begehbar sind.
Beispiel Stuttgart 21:
https://www.aldingerwolf.com/vr/s21/smartvr.html?xml=3d/smartvr.xml
Beispiel Schulung und Qualitätssicherung
• Wartung und Service
• Prototypenbau
• Medizin
• Mixed-Reality: Einblenden von Zusatzinformationen
zur Anleitung und Qualitätssicherung
Beispiel Schulung und Qualitätssicherung
• Wartung und Service
• Prototypenbau
• Medizin
• Mixed-Reality: Einblenden von Zusatzinformationen
zur Anleitung und Qualitätssicherung
Beispiel Banken
Spiegelung der Realität in der virtuellen Welt:
• virtuelle Bank besuchen,
• Beratergespräche starten und das
• Onlinebanking erledigen
Prototype Fidelity Stock City: Visualisierung von Geschäftsdaten
Das komplette Depot wird im virtuellen Raum als Stadt abgebildet.
Je höher das Hochhaus desto mehr Anlagevolumen, je breiter der Sockel desto
größer der Umsatz.
http://www.fidelitylabs.com/
Video: https://www.youtube.com/watch?v=YQ2-8_2Vwpw
Potential-Einschätzung zu VR der KPMG (April 2016)
Quelle: https://home.kpmg.com/content/dam/kpmg/pdf/2016/04/virtual-reality-exec-
summary-de.PDF
…“ Aktuell liegt das Potential noch überwiegend in Marketing und Vertrieb.
Zusätzliches gibt es großes Potential bei den prozessbegleitenden Anwendungen im
Unternehmen und zunehmend auch in der Produktentwicklung.
Längerfristig werden Virtual Reality- und Augmented Reality-Anwendungen
„verschmelzen“ und Mischformen bilden.
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