Virtuelle Realität (VR) befindet sich an der Überschneidung von Computer-Graphik, physikalisch-basierter Simulation, und Human-Computer-Interaction (HCI). VR befaßt sich mit neuartigen Eingabegeräten, intuitiver und direkter Interaktion, Immersion, Echtzeit-Rendering und Echtzeit-Simulation. VR hat sich inzwischen in verschiedenen Anwendungsbereichen als wichtiges Tool durchgesetzt, u.a. im Automobil- und Flugzeugbau und der Medizin. Außerdem lassen sich viele Techniken und Lösungen auch im Bereich der Computerspiele anwenden.

In dieser Vorlesung werden zunächst grundlegende Methoden und Algorithmen vorgestellt. Anschließend werden Themen behandelt, die für ein komplexes VR-System relevant sind (z.B. Objekt-Verhalten, Kollisionserkennung, akustisches Rendering, etc.).

In den Übungen soll eine eigene kleine virtuelle Umgebung programmiert werden basierend auf dem cross-plattform-fähigen VR-System InstantReality.
Gerne dürfen diese auch in kleinen Teams bearbeitet werden. Geplant ist, Ihr VR-Szenario auch in einer VR-Umgebung (Powerwall mit Tracking) laufen zu lassen.

Geplante Themen:

1. Einführung, Begriffe, Immersion
2. VR-Geräte: Displays, Tracking, Sonstige, Software-Integration
3. Stereo-Rendering
4. Korrektes Rendering: Tracking-Korrektur, Filterung, Rendern mit konstanter Framerate
5. Grundlegende Interaktion: Gestenerkennung, Navigation, Selektion, Greifen, Menüs
6. Komplexere Interaktion: World-in-Miniature, Action-at-a-Distance, Computer-Vision-basiert
7. Kollisionserkennung
8. Force-Feedback: Rendering von Kräften
9. Akustisches Rendering
10. Physikalisch-basierte Simulation

Aktuelles

Folien

Literatur

• Kay M. Stanney (Ed.): Handbook of Virtual Environments. Lawrence Erlbaum Associates, 2002
• William R. Sherman, Alan B. Craig: Understanding Virtual Reality. Morgan Kaufmann, 200
• Don Brutzman, Leonard Daly: X3D: Extensible 3D Graphics for Web Authors. Morgan Kaufmann, 2007.

Falls Sie sich diese Bücher anschaffen möchten, sollten Sie vielleicht überlegen, gebrauchte Exemplare zu erwerben -- oft gibt es diese zu einem Bruchteil des Neupreises. Zwei gute Internetadressen sind Abebooks und BookButler.

Übungsbetrieb

Im Verlauf der Vorlesung sollen kleinere virtuelle Umgebungen programmiert werden (basierend auf einem frei verfügbaren VR-System), in denen einige der in der Vorlesung erlernten Techniken praktisch umgesetzt werden sollen. Daneben soll aber auch Raum sein für eigene Ideen.

Scheinerwerb

Prüfung

Online Literatur und Resources im Internet

• Tools, mit denen man X3D- / VRML97-Files "abspielen" kann:
  • InstantReality (aka "Avalon"); auf der Homepage gibt es auch Beispiele und Tutorials.
  • FreeWRL (für Linux und OSX).
  • Cortona; dies ist ein kommerzielles Plugin für Browser.
• The Annotated VRML97 Reference Manual (Quelle)
• Die wichtigsten Dokumente zum X3D-Standard:
  • Architecture and base components
  • Scene access interface (SAI)
  • X3D language bindings for Javascript (ECMAScript)
  • X3D language bindings for Java
• Beispiele für X3D:
  • Die Beispiele aus der Vorlesung
  • Auf der Homepage von InstantReality;
  • Auf der Homepage des X3D Buches von Don Brutzman und Leonard Daly;
  • Eine Meta-Seite mit vielen Links zu großen Archiven von Beispielen.
• Eine große Sammlung von Materialien, sowohl im VRML- als auch im XML-Encoding.
  Und hier das ganze nochmal als ZIP-Archiv.
• Links zu sog. "Authoring Tools" gibt es hier; wer mag, kann diese gerne einetzen. Allerdings bezweifle ich den signifikanten Nährwert, da wir alle gut programmieren und mit Text-Editoren umgehen können.

Change Monitoring: