kooperative vr - collaborative virtual engineering: vdc-whitepaper
DESCRIPTION
Das Whitepaper „Collaborative Virtual Engineering“ gibt einen Überblick über verschiedene kooperative VR-Systeme, deren Nutzen sowie Einsatzszenarien. Grundsätzlich bestehen folgende vier technischen Möglichkeiten, Virtuelle und Erweiterte Realität für das Collaborative Engineering einzusetzen: Planungstische, Großdisplays, kollaborative Augmented Reality und verteilte Virtuelle Umgebungen. Die damit erzielbaren Kooperationsansätze sind grundlegend unterschiedlich. Genauso vielfältig sind auf der anderen Seite mögliche Einsatzszenarien. Die auszuwählenden Systeme sind also gut auf den Einsatzzweck abzustimmen. Die Vielzahl an Features erfordern eine sorgfältige Auswahl und Tests. Deren Einbindung in Entwicklungs-/Service-/Trainings-/Marketing-Abläufe ist vorzuzusehen. Das Whitepaper „Collaborative Virtual Engineering“ gibt einen Überblick über verschiedene Kooperationstechniken, deren Nutzen sowie Einsatzszenarien.TRANSCRIPT
copy Kompetenzzentrum Virtuelle Realitaumlt und Kooperatives Engineering w V ndash Virtual Dimension Center VDC
1
Whitepaper Collaborative Virtual Engineering Techniken Prozesse Nutzen
von
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
2
Das Umfeld ausgepraumlgte Arbeitsteiligkeit
verteiltes Arbeiten
multidisziplinaumlres Arbeiten
Engineering-around-the-clock
around-the-globe
bereichsspezifische Ziele
bereichsspezifisches Wissen
Knowhow als undokumentiertes
Erfahrungswissen
Problematik verschaumlrft mit Projektdauer
und -komplexitaumlt
Beispiel [Quelle Munroe amp Associates]
Grundlagen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
3
Sachprobleme in der Entwicklung [Eversheim 1995]
ungenaue Zielvorgaben
bdquoOverengineeringldquo
fehlende Projektplanung
Schnittstellenvielfalt
Informationsdefizite
Intransparenz der Ablaumlufe
starke Interdependenzen zwischen Vorgaumlngen
viele ruumlckgekoppelte Prozesse
unterschiedliche Lebenszyklen Produkt-Fabrik
erfordern integrative Planung
Aber bdquoUumlber 50 der Probleme in Produktentwicklungen sind auf Verhaltens- und nicht auf Sachprobleme zuruumlckzufuumlhrenldquo
Bild Institut fuumlr industrielle Fertigung und
Fabrikbetrieb Universitaumlt Stuttgart
Grundlagen
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Collaborative Virtual Engineering
4
Groumlszligte Verhaltensprobleme im Verlauf der Produktentstehung [Eversheim 1995]
mangelndes Verantwortungsbewusstsein
umstaumlndliche Entscheidungsfindung
ungenuumlgendes Kommunikationsverhalten
fehlende Team- und Kritikfaumlhigkeit
Hierarchie- und Abteilungsdenken
starke Funktionsorientierung
Grundlagen
Bild Eversheim 1995 S 5
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Collaborative Virtual Engineering
5
Uumlber die Bedeutung von Kommunikation
nach Studie Contact ndash VDI ndash Fh-IPK 2013 [Muumlller 2013]
Studie bdquoKollaborative
Produktentwicklung und
digitale Werkzeugeldquo von
Contact Software VDI
und Fraunhofer IPK 2013
[Muumlller 2013]
Bild VDC
Bild VDC
Grundlagen
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Collaborative Virtual Engineering
6
Virtual Engineering [Bullinger 2002]
Unterstuumltzung von Entwicklungs-
prozessen mit Hilfe digitaler
dreidimensionaler Modelle
Zielsetzungen
schnelle Entwicklungszyklen
als aktives Prozesselement
fruumlhes Ergebnisfeedback
Betonung fruumlher Entwicklungsphasen
Entwicklung alternativer Produktkonzepte
Spezifikation des Produkts zu entscheiden
zentrale Bedeutung die Design Reviews
Virtual Engineering
Bild Eversheim 1995 S 11
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Untersuchungsobjekte ndash Designreviews
Freigabestufen [Krottmeier 1995]
Softwarephase
Projektanstoss (PA)
Lastenheft (LH)
Konstruktionsfreigabe (K)
Planungsfreigabe (P)
In Designreviews muumlssen folgende Teilegruppen
und Ereignisse betrachtet werden [Krottmeier 1995]
Sicherheitskritische Bauteile Baugruppen
und Produktfunktionen
kritische Bauteile Baugruppen
und Produktfunktionen laut FMEA
bedeutende Bauteile Baugruppen
und Produktfunktionen laut QFD
Bauteile Baugruppen und Produktfunktionen
die in der Vergangenheit Probleme bereitet haben
Virtual Engineering
Hardwarephase
Versuchsfreigabe (V)
Beschaffungsfreigabe (B)
Dispositionsfreigabe (D)
Serienfreigabe (SF)
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Vorteile 3D
universelle Sprache
Ablaumlufe und Prozesse darstellbar
intuitiv begreifbar je nach Ausgestaltung nah an
der Realitaumlt
die Umgebung kann in Echtzeit mit anderen
geteilt werden ndash auch uumlber Distanz die
Wahrnehmung der anderen ist erkennbar
Behandlung von explizitem und
implizitem Wissen moumlglich
Einzelaspekte der Kooperationsunterstuumltzung
Integration Daten Distanz Fachgrenzen Zeit
Essentiell
Vertrauen in die Guumlltigkeit der Modelle
bdquoheiligerldquo Datenmaster intensiv zu pflegen
Virtual Engineering
Bild Eversheim 1995 S 17
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Wissensmanagement in Virtuellen Umgebungen
Wissensarten in Virtuellen Umgebungen
Positionswissen was ist wo
Strukturwissen wie haumlngt was zusammen
Verhaltenswissen wie verhaumllt sich das System
Wie verhalte ich mich
Prozedurwissen welche Ablaumlufe bewirken was
Moumlglichkeiten des Lernens in
Virtuellen Umgebungen
raumlumliches Explorieren
konzeptuelles Lernen
Erlernen motorischer Faumlhigkeiten
prozedurales Lernen
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Bild HS Mannheim
Training Bedienung
Steuerung in Bergwerk
Test
Werkzeugeinsatz
Explorieren Cockpit
Landmaschine
Virtual Engineering
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Virtual amp Augmented Environments for Concurrent Engineering
Technische Moumlglichkeiten
Planungstische
groszlige Displays
kollaborative Augmented Reality (AR)
verteilte Virtuelle Umgebungen
Bild Fh-IPA
Bild VDC
Bild VDC
Fabrikplanungstisch
Powerwall
Avatare in
verteilter
3D-Umgebung AR-Roundtable
Groszlige Displays Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs
Bild Fh-FIT
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Planungstische
gleichzeitig verknuumlpfte 2D- und 3D-Sicht
(sinnvoll einsetzbar bei 2D-3D-Problem)
Projektion auf Tischflaumlche und
an WandLeinwand
Mehrbenutzer-System
z T Kloumltzchen als
Interaktionsmetaphern
oder Touch-Screen
gleichzeitig Layout
und Perspektive
Θ Interaktion bdquouumlber Kopfldquo z T nicht geloumlst
Θ Eingabe Buchstaben amp Zahlen
Bild Fh-IPA
Bild VDC
Bild Fh-IPA
Schema
Fabrikplanungstisch
2 Projektionen IR-Kamera
Arbeit am Planungstisch
OP-Anordnungsplanung
Interaktion Touch (links)
oder IR-getrackte Bricks
(rechts)
Planungstische
Bild Microsoft
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Collaborative Virtual Engineering
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Groszlige Displays
Powerwalls
DAS industrielle Standardsystem
nahezu beliebig skalierbar
Aufloumlsung nahezu beliebig
geeignet fuumlr Gruppenbesprechungen
Θ uU Installation amp Wartung
CAVEs
Zur Einnahme einer Innenperspektive
hohe Immersion
Θ prinzipiell Einzelnutzersystem (wg
Head Tracking) max Kleinstgruppen
Θ Installation Wartung
Θ Platzbedarf Kosten
Bild Imsys
Bild Fh-IPA
Bild Visenso
Mehrwand-
Projektionssystem
CAVE
Interaktion uumlber Menuumls
an einer Projektion
Powerwall
Imsys scale XL mit
41 Mio Pixeln auf
55 x 22m
Groszlige Displays
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Groszlige Displays
1-Kanal Workbench
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
kompakt mechan Tracking
Θ Verfuumlgbarkeit
2-Kanal-Workbench (bdquoHoloBenchldquo)
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
sehr groszliges Sichtfeld abgedeckt
Θ zT groszlige Abmessungen
Θ Verfuumlgbarkeit
Bild Barco
Bild Barco
Bild Fh-IPA
Barco Baron
Barco Consul
Arbeit an einer
HoloBench
Groszlige Displays
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Groszlige Displays
Flat angled Systems (Gewinkelte Wand)
Kompromiss zwischen CAVE u Powerwall
je nach Groumlszlige fuumlr Gruppen geeignet
relativ gute Immersion
relativ einfach einzurichten
Θ leichte Verzerrungen an den
Kanten fuumlr Nicht-Getrackte
Curved Screens (Sphaumlrische Displays)
zylinder- torusfoumlrmige Projektionsflaumlche
aufgrund Groumlszlige fuumlr Kleinstgruppen
gute Immersion
Θ schwierige Installation wg Verzerrungen
Uumlberblendungen (Edge Blending)
Bild Barco
Bild Meta VR
Bild Barco
Designreview
bei Miele
Joint Terminal Attack
Controller Training
Rehearsal System JTAC
Flugsimulator der
israelischen Luftwaffe
Groszlige Displays
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Groszlige Displays aktuelle Entwicklungen
Display-Wand mit Lentikular-Systemen
(autostereoskopisches Verfahren)
Richtungsmultiplex
Mehrbenutzer-faumlhig
keine Brille
keine Kalibrierung
skalierbar
Θ fixe optimale Sichtbereiche
Θ optimale Sichtentfernung festgelegt
Θ spezielle Software
Θ reduzierte Aufloumlsung
Θ Stege
Bild www3d-forumscom
Bild Tridelity
Bild University of Illinois at Chicago
Schematische
Darstellung des
Verfahrens
Illustration
Wirkungsweise
Gekacheltes
autostereoskopisches
Display
Groszlige Displays
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Multi-Viewer Stereo
Problem aller immersiven Anwendungen
Headtracking verschafft nur 1 Person ein
korrektes Bild
Bewegungsparallaxe fortschreitendes
Zu- und Aufdecken Tiefenkriterium
Mehrbenutzer-Head Tracking
verschiedene Sichten fuumlr verschiedene
Betrachterpositionen muumlssen angezeigt
und getrennt werden
Verwendung vieler Zeitschlitze oder
Kombination Polfilter-Zeitmultiplex
(bislang nur fuumlr Projektionssysteme)
Head Tracking fuumlr viele Benutzer
Θ Helligkeitsverlust technischer Aufwand
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Uni Weimar
Verschiedene
Perspektiven aufgrund
verschiedener
Standpunkte
Sicht auf das
Projektionssystem
2 Perspektiven aufgrund
2 verschiedener
Standpunkte
6 separat getrackte
Betrachter vor
Powerwall
Groszlige Displays
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Kollaborative Augmented Reality (AR)
AR Uumlberlagerung Sicht mit Computergrafik
Kontext-Sensitivitaumlt 3D oder Alphanumerik
Funktionen
Konsistenz-Checks digitales Modell ndash phys Welt
Anleitung Anweisung Prozessunterstuumltzung
Marketing Unterhaltung
Visualisierung Zeitversatz
Generierung eines gemeinsamen
Arbeitsraums mittels AR uumlber
gemeinsame Referenzierung
Kollaborationsfunktion per se
raumlumliche Verteilung moumlglich
Θ Realisierungen noch prototypisch
Bild TU Wien
Bilder National Geographic
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Head Mounted
Displays
AR mit Geo-
Referenzierung denkbar
Kollaborative AR
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Smart Phones Bild National Geographic
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Verteilte Virtuelle Umgebungen [Distributed Virtual Environments DVEs]
sind virtuelle Umgebungen in denen
mehrere Anwender miteinander in
Echtzeit interagieren
Teilnehmer koumlnnen durch
Avatare repraumlsentiert sein
neben Avataren koumlnnen auch
autonome Agenten anwesend sein
Teilnehmer koumlnnen miteinander
kommunizieren (sprachlich gestisch)
Interaktion mit anderen Teilnehmern
oder virtuellen Objekten
Bild ESI-Icido
Bild Uni Hannover
Bild Fh-IPA
Brillen-Metapher andere
Teilnehmer werden
lediglich uumlber deren
Brillen dargestellt
Nutzer und Avatar
stehen sich in CAVE
gegenuumlber
Verteilte VEs
Video-Conferencing
in 3D-Umgebung
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Verteilte Virtuelle Umgebungen
Fundamentale Konzepte
Latenz Verzoumlgerung mit
der gesendete Daten beim
Empfaumlnger ankommen
Bandbreite Menge der Daten die pro
Zeiteinheit uumlbertragen werden koumlnnen
Verlaumlsslichkeit Verlust
Korruption Einsehbarkeit
Netzwerkprotokoll
Netzwerkarchitekturen
Nadeloumlhre
Skalierbarkeit
lokale Intelligenz gezielte Multicasts
Client-Server-Architektur
Client-Server-Architektur
mit mehreren Servern
Peer-to-Peer-Architektur
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
Kernidee alle Teilnehmer in gleicher Umgebung anwesend Zustand muss fuumlr alle
Teilnehmer konsistent sein
Information wird auf einem Host erzeugt und auf einem anderen gespiegelt
durch Latenz bei der Uumlbertragung kann Information schon veraltet sein
ohne Synchronisation kann gespiegelter Information nur eingeschraumlnkt vertraut werden
konsistente Zustaumlnde koumlnnen nur durch Synchronisation erreicht werden
aber diese nur durch Verzicht auf hohe Update-Raten
-gt Widerspruch zwischen Schnelligkeit und Konsistenz
demnach sind verteilte virtuelle Umgebungen entweder dynamische Welten mit schnellen
Aumlnderungen oder konsistente Welten die allen Hosts identische Informationen bereitstellen
3 Ansaumltze zur Zustandsverwaltung
- Zentrale Informationshaltung
- Hochfrequente Informationsverteilung
- Zustandsvorhersage (Dead Reckoning)
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
1 Zentrale Informationshaltung
Zustand der virtuellen Umgebung wird zentral verwaltet
Schreibzugriff synchronisiert
Zentrale ist das Nadeloumlhr kann aber auch gezielt verteilen
2 Hochfrequente Informationsverteilung
Ziel schnelle Updates auf Kosten der netzwerkweiten Konsistenz
Zustaumlnde aller Hosts werden vollstaumlndig und haumlufig an alle anderen Hosts
geschickt
Problem Verhindern dass mehrere Hosts gleichzeitig dasselbe Objekt
manipulieren (zB uumlber Lock-Manager)
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
Dynamische Netzwerk-Architektur
je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
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implementation
issues
participant
observable
issues
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Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
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Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
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Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
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Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
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Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
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Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
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Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
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Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
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Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
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Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
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Sachprobleme in der Entwicklung [Eversheim 1995]
ungenaue Zielvorgaben
bdquoOverengineeringldquo
fehlende Projektplanung
Schnittstellenvielfalt
Informationsdefizite
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starke Interdependenzen zwischen Vorgaumlngen
viele ruumlckgekoppelte Prozesse
unterschiedliche Lebenszyklen Produkt-Fabrik
erfordern integrative Planung
Aber bdquoUumlber 50 der Probleme in Produktentwicklungen sind auf Verhaltens- und nicht auf Sachprobleme zuruumlckzufuumlhrenldquo
Bild Institut fuumlr industrielle Fertigung und
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Groumlszligte Verhaltensprobleme im Verlauf der Produktentstehung [Eversheim 1995]
mangelndes Verantwortungsbewusstsein
umstaumlndliche Entscheidungsfindung
ungenuumlgendes Kommunikationsverhalten
fehlende Team- und Kritikfaumlhigkeit
Hierarchie- und Abteilungsdenken
starke Funktionsorientierung
Grundlagen
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Uumlber die Bedeutung von Kommunikation
nach Studie Contact ndash VDI ndash Fh-IPK 2013 [Muumlller 2013]
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Virtual Engineering [Bullinger 2002]
Unterstuumltzung von Entwicklungs-
prozessen mit Hilfe digitaler
dreidimensionaler Modelle
Zielsetzungen
schnelle Entwicklungszyklen
als aktives Prozesselement
fruumlhes Ergebnisfeedback
Betonung fruumlher Entwicklungsphasen
Entwicklung alternativer Produktkonzepte
Spezifikation des Produkts zu entscheiden
zentrale Bedeutung die Design Reviews
Virtual Engineering
Bild Eversheim 1995 S 11
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
7
Untersuchungsobjekte ndash Designreviews
Freigabestufen [Krottmeier 1995]
Softwarephase
Projektanstoss (PA)
Lastenheft (LH)
Konstruktionsfreigabe (K)
Planungsfreigabe (P)
In Designreviews muumlssen folgende Teilegruppen
und Ereignisse betrachtet werden [Krottmeier 1995]
Sicherheitskritische Bauteile Baugruppen
und Produktfunktionen
kritische Bauteile Baugruppen
und Produktfunktionen laut FMEA
bedeutende Bauteile Baugruppen
und Produktfunktionen laut QFD
Bauteile Baugruppen und Produktfunktionen
die in der Vergangenheit Probleme bereitet haben
Virtual Engineering
Hardwarephase
Versuchsfreigabe (V)
Beschaffungsfreigabe (B)
Dispositionsfreigabe (D)
Serienfreigabe (SF)
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Collaborative Virtual Engineering
8
Vorteile 3D
universelle Sprache
Ablaumlufe und Prozesse darstellbar
intuitiv begreifbar je nach Ausgestaltung nah an
der Realitaumlt
die Umgebung kann in Echtzeit mit anderen
geteilt werden ndash auch uumlber Distanz die
Wahrnehmung der anderen ist erkennbar
Behandlung von explizitem und
implizitem Wissen moumlglich
Einzelaspekte der Kooperationsunterstuumltzung
Integration Daten Distanz Fachgrenzen Zeit
Essentiell
Vertrauen in die Guumlltigkeit der Modelle
bdquoheiligerldquo Datenmaster intensiv zu pflegen
Virtual Engineering
Bild Eversheim 1995 S 17
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Collaborative Virtual Engineering
9
Wissensmanagement in Virtuellen Umgebungen
Wissensarten in Virtuellen Umgebungen
Positionswissen was ist wo
Strukturwissen wie haumlngt was zusammen
Verhaltenswissen wie verhaumllt sich das System
Wie verhalte ich mich
Prozedurwissen welche Ablaumlufe bewirken was
Moumlglichkeiten des Lernens in
Virtuellen Umgebungen
raumlumliches Explorieren
konzeptuelles Lernen
Erlernen motorischer Faumlhigkeiten
prozedurales Lernen
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Bild HS Mannheim
Training Bedienung
Steuerung in Bergwerk
Test
Werkzeugeinsatz
Explorieren Cockpit
Landmaschine
Virtual Engineering
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Collaborative Virtual Engineering
10
Virtual amp Augmented Environments for Concurrent Engineering
Technische Moumlglichkeiten
Planungstische
groszlige Displays
kollaborative Augmented Reality (AR)
verteilte Virtuelle Umgebungen
Bild Fh-IPA
Bild VDC
Bild VDC
Fabrikplanungstisch
Powerwall
Avatare in
verteilter
3D-Umgebung AR-Roundtable
Groszlige Displays Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs
Bild Fh-FIT
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11
Planungstische
gleichzeitig verknuumlpfte 2D- und 3D-Sicht
(sinnvoll einsetzbar bei 2D-3D-Problem)
Projektion auf Tischflaumlche und
an WandLeinwand
Mehrbenutzer-System
z T Kloumltzchen als
Interaktionsmetaphern
oder Touch-Screen
gleichzeitig Layout
und Perspektive
Θ Interaktion bdquouumlber Kopfldquo z T nicht geloumlst
Θ Eingabe Buchstaben amp Zahlen
Bild Fh-IPA
Bild VDC
Bild Fh-IPA
Schema
Fabrikplanungstisch
2 Projektionen IR-Kamera
Arbeit am Planungstisch
OP-Anordnungsplanung
Interaktion Touch (links)
oder IR-getrackte Bricks
(rechts)
Planungstische
Bild Microsoft
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12
Groszlige Displays
Powerwalls
DAS industrielle Standardsystem
nahezu beliebig skalierbar
Aufloumlsung nahezu beliebig
geeignet fuumlr Gruppenbesprechungen
Θ uU Installation amp Wartung
CAVEs
Zur Einnahme einer Innenperspektive
hohe Immersion
Θ prinzipiell Einzelnutzersystem (wg
Head Tracking) max Kleinstgruppen
Θ Installation Wartung
Θ Platzbedarf Kosten
Bild Imsys
Bild Fh-IPA
Bild Visenso
Mehrwand-
Projektionssystem
CAVE
Interaktion uumlber Menuumls
an einer Projektion
Powerwall
Imsys scale XL mit
41 Mio Pixeln auf
55 x 22m
Groszlige Displays
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13
Groszlige Displays
1-Kanal Workbench
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
kompakt mechan Tracking
Θ Verfuumlgbarkeit
2-Kanal-Workbench (bdquoHoloBenchldquo)
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
sehr groszliges Sichtfeld abgedeckt
Θ zT groszlige Abmessungen
Θ Verfuumlgbarkeit
Bild Barco
Bild Barco
Bild Fh-IPA
Barco Baron
Barco Consul
Arbeit an einer
HoloBench
Groszlige Displays
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14
Groszlige Displays
Flat angled Systems (Gewinkelte Wand)
Kompromiss zwischen CAVE u Powerwall
je nach Groumlszlige fuumlr Gruppen geeignet
relativ gute Immersion
relativ einfach einzurichten
Θ leichte Verzerrungen an den
Kanten fuumlr Nicht-Getrackte
Curved Screens (Sphaumlrische Displays)
zylinder- torusfoumlrmige Projektionsflaumlche
aufgrund Groumlszlige fuumlr Kleinstgruppen
gute Immersion
Θ schwierige Installation wg Verzerrungen
Uumlberblendungen (Edge Blending)
Bild Barco
Bild Meta VR
Bild Barco
Designreview
bei Miele
Joint Terminal Attack
Controller Training
Rehearsal System JTAC
Flugsimulator der
israelischen Luftwaffe
Groszlige Displays
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15
Groszlige Displays aktuelle Entwicklungen
Display-Wand mit Lentikular-Systemen
(autostereoskopisches Verfahren)
Richtungsmultiplex
Mehrbenutzer-faumlhig
keine Brille
keine Kalibrierung
skalierbar
Θ fixe optimale Sichtbereiche
Θ optimale Sichtentfernung festgelegt
Θ spezielle Software
Θ reduzierte Aufloumlsung
Θ Stege
Bild www3d-forumscom
Bild Tridelity
Bild University of Illinois at Chicago
Schematische
Darstellung des
Verfahrens
Illustration
Wirkungsweise
Gekacheltes
autostereoskopisches
Display
Groszlige Displays
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16
Multi-Viewer Stereo
Problem aller immersiven Anwendungen
Headtracking verschafft nur 1 Person ein
korrektes Bild
Bewegungsparallaxe fortschreitendes
Zu- und Aufdecken Tiefenkriterium
Mehrbenutzer-Head Tracking
verschiedene Sichten fuumlr verschiedene
Betrachterpositionen muumlssen angezeigt
und getrennt werden
Verwendung vieler Zeitschlitze oder
Kombination Polfilter-Zeitmultiplex
(bislang nur fuumlr Projektionssysteme)
Head Tracking fuumlr viele Benutzer
Θ Helligkeitsverlust technischer Aufwand
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Uni Weimar
Verschiedene
Perspektiven aufgrund
verschiedener
Standpunkte
Sicht auf das
Projektionssystem
2 Perspektiven aufgrund
2 verschiedener
Standpunkte
6 separat getrackte
Betrachter vor
Powerwall
Groszlige Displays
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17
Kollaborative Augmented Reality (AR)
AR Uumlberlagerung Sicht mit Computergrafik
Kontext-Sensitivitaumlt 3D oder Alphanumerik
Funktionen
Konsistenz-Checks digitales Modell ndash phys Welt
Anleitung Anweisung Prozessunterstuumltzung
Marketing Unterhaltung
Visualisierung Zeitversatz
Generierung eines gemeinsamen
Arbeitsraums mittels AR uumlber
gemeinsame Referenzierung
Kollaborationsfunktion per se
raumlumliche Verteilung moumlglich
Θ Realisierungen noch prototypisch
Bild TU Wien
Bilder National Geographic
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Head Mounted
Displays
AR mit Geo-
Referenzierung denkbar
Kollaborative AR
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Smart Phones Bild National Geographic
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18
Verteilte Virtuelle Umgebungen [Distributed Virtual Environments DVEs]
sind virtuelle Umgebungen in denen
mehrere Anwender miteinander in
Echtzeit interagieren
Teilnehmer koumlnnen durch
Avatare repraumlsentiert sein
neben Avataren koumlnnen auch
autonome Agenten anwesend sein
Teilnehmer koumlnnen miteinander
kommunizieren (sprachlich gestisch)
Interaktion mit anderen Teilnehmern
oder virtuellen Objekten
Bild ESI-Icido
Bild Uni Hannover
Bild Fh-IPA
Brillen-Metapher andere
Teilnehmer werden
lediglich uumlber deren
Brillen dargestellt
Nutzer und Avatar
stehen sich in CAVE
gegenuumlber
Verteilte VEs
Video-Conferencing
in 3D-Umgebung
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19
Verteilte Virtuelle Umgebungen
Fundamentale Konzepte
Latenz Verzoumlgerung mit
der gesendete Daten beim
Empfaumlnger ankommen
Bandbreite Menge der Daten die pro
Zeiteinheit uumlbertragen werden koumlnnen
Verlaumlsslichkeit Verlust
Korruption Einsehbarkeit
Netzwerkprotokoll
Netzwerkarchitekturen
Nadeloumlhre
Skalierbarkeit
lokale Intelligenz gezielte Multicasts
Client-Server-Architektur
Client-Server-Architektur
mit mehreren Servern
Peer-to-Peer-Architektur
Verteilte VEs
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20
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
Kernidee alle Teilnehmer in gleicher Umgebung anwesend Zustand muss fuumlr alle
Teilnehmer konsistent sein
Information wird auf einem Host erzeugt und auf einem anderen gespiegelt
durch Latenz bei der Uumlbertragung kann Information schon veraltet sein
ohne Synchronisation kann gespiegelter Information nur eingeschraumlnkt vertraut werden
konsistente Zustaumlnde koumlnnen nur durch Synchronisation erreicht werden
aber diese nur durch Verzicht auf hohe Update-Raten
-gt Widerspruch zwischen Schnelligkeit und Konsistenz
demnach sind verteilte virtuelle Umgebungen entweder dynamische Welten mit schnellen
Aumlnderungen oder konsistente Welten die allen Hosts identische Informationen bereitstellen
3 Ansaumltze zur Zustandsverwaltung
- Zentrale Informationshaltung
- Hochfrequente Informationsverteilung
- Zustandsvorhersage (Dead Reckoning)
Verteilte VEs
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21
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
1 Zentrale Informationshaltung
Zustand der virtuellen Umgebung wird zentral verwaltet
Schreibzugriff synchronisiert
Zentrale ist das Nadeloumlhr kann aber auch gezielt verteilen
2 Hochfrequente Informationsverteilung
Ziel schnelle Updates auf Kosten der netzwerkweiten Konsistenz
Zustaumlnde aller Hosts werden vollstaumlndig und haumlufig an alle anderen Hosts
geschickt
Problem Verhindern dass mehrere Hosts gleichzeitig dasselbe Objekt
manipulieren (zB uumlber Lock-Manager)
Verteilte VEs
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22
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
Dynamische Netzwerk-Architektur
je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
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23
Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
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implementation
issues
participant
observable
issues
24
Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
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25
Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
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26
Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
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Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
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28
Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
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29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
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30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
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31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
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32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
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33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
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34
Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
copy Kompetenzzentrum Virtuelle Realitaumlt und Kooperatives Engineering w V ndash Virtual Dimension Center VDC
35
Das Thema interessiert Sie
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Auberlenstr 13
70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
infovdc-fellbachde
wwwvdc-fellbachde
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3
Sachprobleme in der Entwicklung [Eversheim 1995]
ungenaue Zielvorgaben
bdquoOverengineeringldquo
fehlende Projektplanung
Schnittstellenvielfalt
Informationsdefizite
Intransparenz der Ablaumlufe
starke Interdependenzen zwischen Vorgaumlngen
viele ruumlckgekoppelte Prozesse
unterschiedliche Lebenszyklen Produkt-Fabrik
erfordern integrative Planung
Aber bdquoUumlber 50 der Probleme in Produktentwicklungen sind auf Verhaltens- und nicht auf Sachprobleme zuruumlckzufuumlhrenldquo
Bild Institut fuumlr industrielle Fertigung und
Fabrikbetrieb Universitaumlt Stuttgart
Grundlagen
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4
Groumlszligte Verhaltensprobleme im Verlauf der Produktentstehung [Eversheim 1995]
mangelndes Verantwortungsbewusstsein
umstaumlndliche Entscheidungsfindung
ungenuumlgendes Kommunikationsverhalten
fehlende Team- und Kritikfaumlhigkeit
Hierarchie- und Abteilungsdenken
starke Funktionsorientierung
Grundlagen
Bild Eversheim 1995 S 5
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Uumlber die Bedeutung von Kommunikation
nach Studie Contact ndash VDI ndash Fh-IPK 2013 [Muumlller 2013]
Studie bdquoKollaborative
Produktentwicklung und
digitale Werkzeugeldquo von
Contact Software VDI
und Fraunhofer IPK 2013
[Muumlller 2013]
Bild VDC
Bild VDC
Grundlagen
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Virtual Engineering [Bullinger 2002]
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Untersuchungsobjekte ndash Designreviews
Freigabestufen [Krottmeier 1995]
Softwarephase
Projektanstoss (PA)
Lastenheft (LH)
Konstruktionsfreigabe (K)
Planungsfreigabe (P)
In Designreviews muumlssen folgende Teilegruppen
und Ereignisse betrachtet werden [Krottmeier 1995]
Sicherheitskritische Bauteile Baugruppen
und Produktfunktionen
kritische Bauteile Baugruppen
und Produktfunktionen laut FMEA
bedeutende Bauteile Baugruppen
und Produktfunktionen laut QFD
Bauteile Baugruppen und Produktfunktionen
die in der Vergangenheit Probleme bereitet haben
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Hardwarephase
Versuchsfreigabe (V)
Beschaffungsfreigabe (B)
Dispositionsfreigabe (D)
Serienfreigabe (SF)
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Vorteile 3D
universelle Sprache
Ablaumlufe und Prozesse darstellbar
intuitiv begreifbar je nach Ausgestaltung nah an
der Realitaumlt
die Umgebung kann in Echtzeit mit anderen
geteilt werden ndash auch uumlber Distanz die
Wahrnehmung der anderen ist erkennbar
Behandlung von explizitem und
implizitem Wissen moumlglich
Einzelaspekte der Kooperationsunterstuumltzung
Integration Daten Distanz Fachgrenzen Zeit
Essentiell
Vertrauen in die Guumlltigkeit der Modelle
bdquoheiligerldquo Datenmaster intensiv zu pflegen
Virtual Engineering
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Wissensmanagement in Virtuellen Umgebungen
Wissensarten in Virtuellen Umgebungen
Positionswissen was ist wo
Strukturwissen wie haumlngt was zusammen
Verhaltenswissen wie verhaumllt sich das System
Wie verhalte ich mich
Prozedurwissen welche Ablaumlufe bewirken was
Moumlglichkeiten des Lernens in
Virtuellen Umgebungen
raumlumliches Explorieren
konzeptuelles Lernen
Erlernen motorischer Faumlhigkeiten
prozedurales Lernen
Bild Fh-IPA
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Training Bedienung
Steuerung in Bergwerk
Test
Werkzeugeinsatz
Explorieren Cockpit
Landmaschine
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Technische Moumlglichkeiten
Planungstische
groszlige Displays
kollaborative Augmented Reality (AR)
verteilte Virtuelle Umgebungen
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Powerwall
Avatare in
verteilter
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Planungstische
gleichzeitig verknuumlpfte 2D- und 3D-Sicht
(sinnvoll einsetzbar bei 2D-3D-Problem)
Projektion auf Tischflaumlche und
an WandLeinwand
Mehrbenutzer-System
z T Kloumltzchen als
Interaktionsmetaphern
oder Touch-Screen
gleichzeitig Layout
und Perspektive
Θ Interaktion bdquouumlber Kopfldquo z T nicht geloumlst
Θ Eingabe Buchstaben amp Zahlen
Bild Fh-IPA
Bild VDC
Bild Fh-IPA
Schema
Fabrikplanungstisch
2 Projektionen IR-Kamera
Arbeit am Planungstisch
OP-Anordnungsplanung
Interaktion Touch (links)
oder IR-getrackte Bricks
(rechts)
Planungstische
Bild Microsoft
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Collaborative Virtual Engineering
12
Groszlige Displays
Powerwalls
DAS industrielle Standardsystem
nahezu beliebig skalierbar
Aufloumlsung nahezu beliebig
geeignet fuumlr Gruppenbesprechungen
Θ uU Installation amp Wartung
CAVEs
Zur Einnahme einer Innenperspektive
hohe Immersion
Θ prinzipiell Einzelnutzersystem (wg
Head Tracking) max Kleinstgruppen
Θ Installation Wartung
Θ Platzbedarf Kosten
Bild Imsys
Bild Fh-IPA
Bild Visenso
Mehrwand-
Projektionssystem
CAVE
Interaktion uumlber Menuumls
an einer Projektion
Powerwall
Imsys scale XL mit
41 Mio Pixeln auf
55 x 22m
Groszlige Displays
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
13
Groszlige Displays
1-Kanal Workbench
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
kompakt mechan Tracking
Θ Verfuumlgbarkeit
2-Kanal-Workbench (bdquoHoloBenchldquo)
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
sehr groszliges Sichtfeld abgedeckt
Θ zT groszlige Abmessungen
Θ Verfuumlgbarkeit
Bild Barco
Bild Barco
Bild Fh-IPA
Barco Baron
Barco Consul
Arbeit an einer
HoloBench
Groszlige Displays
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14
Groszlige Displays
Flat angled Systems (Gewinkelte Wand)
Kompromiss zwischen CAVE u Powerwall
je nach Groumlszlige fuumlr Gruppen geeignet
relativ gute Immersion
relativ einfach einzurichten
Θ leichte Verzerrungen an den
Kanten fuumlr Nicht-Getrackte
Curved Screens (Sphaumlrische Displays)
zylinder- torusfoumlrmige Projektionsflaumlche
aufgrund Groumlszlige fuumlr Kleinstgruppen
gute Immersion
Θ schwierige Installation wg Verzerrungen
Uumlberblendungen (Edge Blending)
Bild Barco
Bild Meta VR
Bild Barco
Designreview
bei Miele
Joint Terminal Attack
Controller Training
Rehearsal System JTAC
Flugsimulator der
israelischen Luftwaffe
Groszlige Displays
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15
Groszlige Displays aktuelle Entwicklungen
Display-Wand mit Lentikular-Systemen
(autostereoskopisches Verfahren)
Richtungsmultiplex
Mehrbenutzer-faumlhig
keine Brille
keine Kalibrierung
skalierbar
Θ fixe optimale Sichtbereiche
Θ optimale Sichtentfernung festgelegt
Θ spezielle Software
Θ reduzierte Aufloumlsung
Θ Stege
Bild www3d-forumscom
Bild Tridelity
Bild University of Illinois at Chicago
Schematische
Darstellung des
Verfahrens
Illustration
Wirkungsweise
Gekacheltes
autostereoskopisches
Display
Groszlige Displays
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16
Multi-Viewer Stereo
Problem aller immersiven Anwendungen
Headtracking verschafft nur 1 Person ein
korrektes Bild
Bewegungsparallaxe fortschreitendes
Zu- und Aufdecken Tiefenkriterium
Mehrbenutzer-Head Tracking
verschiedene Sichten fuumlr verschiedene
Betrachterpositionen muumlssen angezeigt
und getrennt werden
Verwendung vieler Zeitschlitze oder
Kombination Polfilter-Zeitmultiplex
(bislang nur fuumlr Projektionssysteme)
Head Tracking fuumlr viele Benutzer
Θ Helligkeitsverlust technischer Aufwand
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Uni Weimar
Verschiedene
Perspektiven aufgrund
verschiedener
Standpunkte
Sicht auf das
Projektionssystem
2 Perspektiven aufgrund
2 verschiedener
Standpunkte
6 separat getrackte
Betrachter vor
Powerwall
Groszlige Displays
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17
Kollaborative Augmented Reality (AR)
AR Uumlberlagerung Sicht mit Computergrafik
Kontext-Sensitivitaumlt 3D oder Alphanumerik
Funktionen
Konsistenz-Checks digitales Modell ndash phys Welt
Anleitung Anweisung Prozessunterstuumltzung
Marketing Unterhaltung
Visualisierung Zeitversatz
Generierung eines gemeinsamen
Arbeitsraums mittels AR uumlber
gemeinsame Referenzierung
Kollaborationsfunktion per se
raumlumliche Verteilung moumlglich
Θ Realisierungen noch prototypisch
Bild TU Wien
Bilder National Geographic
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Head Mounted
Displays
AR mit Geo-
Referenzierung denkbar
Kollaborative AR
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Smart Phones Bild National Geographic
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18
Verteilte Virtuelle Umgebungen [Distributed Virtual Environments DVEs]
sind virtuelle Umgebungen in denen
mehrere Anwender miteinander in
Echtzeit interagieren
Teilnehmer koumlnnen durch
Avatare repraumlsentiert sein
neben Avataren koumlnnen auch
autonome Agenten anwesend sein
Teilnehmer koumlnnen miteinander
kommunizieren (sprachlich gestisch)
Interaktion mit anderen Teilnehmern
oder virtuellen Objekten
Bild ESI-Icido
Bild Uni Hannover
Bild Fh-IPA
Brillen-Metapher andere
Teilnehmer werden
lediglich uumlber deren
Brillen dargestellt
Nutzer und Avatar
stehen sich in CAVE
gegenuumlber
Verteilte VEs
Video-Conferencing
in 3D-Umgebung
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19
Verteilte Virtuelle Umgebungen
Fundamentale Konzepte
Latenz Verzoumlgerung mit
der gesendete Daten beim
Empfaumlnger ankommen
Bandbreite Menge der Daten die pro
Zeiteinheit uumlbertragen werden koumlnnen
Verlaumlsslichkeit Verlust
Korruption Einsehbarkeit
Netzwerkprotokoll
Netzwerkarchitekturen
Nadeloumlhre
Skalierbarkeit
lokale Intelligenz gezielte Multicasts
Client-Server-Architektur
Client-Server-Architektur
mit mehreren Servern
Peer-to-Peer-Architektur
Verteilte VEs
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20
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
Kernidee alle Teilnehmer in gleicher Umgebung anwesend Zustand muss fuumlr alle
Teilnehmer konsistent sein
Information wird auf einem Host erzeugt und auf einem anderen gespiegelt
durch Latenz bei der Uumlbertragung kann Information schon veraltet sein
ohne Synchronisation kann gespiegelter Information nur eingeschraumlnkt vertraut werden
konsistente Zustaumlnde koumlnnen nur durch Synchronisation erreicht werden
aber diese nur durch Verzicht auf hohe Update-Raten
-gt Widerspruch zwischen Schnelligkeit und Konsistenz
demnach sind verteilte virtuelle Umgebungen entweder dynamische Welten mit schnellen
Aumlnderungen oder konsistente Welten die allen Hosts identische Informationen bereitstellen
3 Ansaumltze zur Zustandsverwaltung
- Zentrale Informationshaltung
- Hochfrequente Informationsverteilung
- Zustandsvorhersage (Dead Reckoning)
Verteilte VEs
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21
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
1 Zentrale Informationshaltung
Zustand der virtuellen Umgebung wird zentral verwaltet
Schreibzugriff synchronisiert
Zentrale ist das Nadeloumlhr kann aber auch gezielt verteilen
2 Hochfrequente Informationsverteilung
Ziel schnelle Updates auf Kosten der netzwerkweiten Konsistenz
Zustaumlnde aller Hosts werden vollstaumlndig und haumlufig an alle anderen Hosts
geschickt
Problem Verhindern dass mehrere Hosts gleichzeitig dasselbe Objekt
manipulieren (zB uumlber Lock-Manager)
Verteilte VEs
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22
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
Dynamische Netzwerk-Architektur
je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
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23
Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
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implementation
issues
participant
observable
issues
24
Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
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25
Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
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26
Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
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27
Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
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28
Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
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29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
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30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
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31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
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32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
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34
Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
copy Kompetenzzentrum Virtuelle Realitaumlt und Kooperatives Engineering w V ndash Virtual Dimension Center VDC
35
Das Thema interessiert Sie
und Sie suchen nach Umsetzungspartnern Sprechen Sie mit uns
VDC Netzwerk fuumlr Virtual Engineering
Virtual Dimension Center (VDC)
Auberlenstr 13
70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
infovdc-fellbachde
wwwvdc-fellbachde
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Collaborative Virtual Engineering
4
Groumlszligte Verhaltensprobleme im Verlauf der Produktentstehung [Eversheim 1995]
mangelndes Verantwortungsbewusstsein
umstaumlndliche Entscheidungsfindung
ungenuumlgendes Kommunikationsverhalten
fehlende Team- und Kritikfaumlhigkeit
Hierarchie- und Abteilungsdenken
starke Funktionsorientierung
Grundlagen
Bild Eversheim 1995 S 5
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Collaborative Virtual Engineering
5
Uumlber die Bedeutung von Kommunikation
nach Studie Contact ndash VDI ndash Fh-IPK 2013 [Muumlller 2013]
Studie bdquoKollaborative
Produktentwicklung und
digitale Werkzeugeldquo von
Contact Software VDI
und Fraunhofer IPK 2013
[Muumlller 2013]
Bild VDC
Bild VDC
Grundlagen
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6
Virtual Engineering [Bullinger 2002]
Unterstuumltzung von Entwicklungs-
prozessen mit Hilfe digitaler
dreidimensionaler Modelle
Zielsetzungen
schnelle Entwicklungszyklen
als aktives Prozesselement
fruumlhes Ergebnisfeedback
Betonung fruumlher Entwicklungsphasen
Entwicklung alternativer Produktkonzepte
Spezifikation des Produkts zu entscheiden
zentrale Bedeutung die Design Reviews
Virtual Engineering
Bild Eversheim 1995 S 11
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Collaborative Virtual Engineering
7
Untersuchungsobjekte ndash Designreviews
Freigabestufen [Krottmeier 1995]
Softwarephase
Projektanstoss (PA)
Lastenheft (LH)
Konstruktionsfreigabe (K)
Planungsfreigabe (P)
In Designreviews muumlssen folgende Teilegruppen
und Ereignisse betrachtet werden [Krottmeier 1995]
Sicherheitskritische Bauteile Baugruppen
und Produktfunktionen
kritische Bauteile Baugruppen
und Produktfunktionen laut FMEA
bedeutende Bauteile Baugruppen
und Produktfunktionen laut QFD
Bauteile Baugruppen und Produktfunktionen
die in der Vergangenheit Probleme bereitet haben
Virtual Engineering
Hardwarephase
Versuchsfreigabe (V)
Beschaffungsfreigabe (B)
Dispositionsfreigabe (D)
Serienfreigabe (SF)
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8
Vorteile 3D
universelle Sprache
Ablaumlufe und Prozesse darstellbar
intuitiv begreifbar je nach Ausgestaltung nah an
der Realitaumlt
die Umgebung kann in Echtzeit mit anderen
geteilt werden ndash auch uumlber Distanz die
Wahrnehmung der anderen ist erkennbar
Behandlung von explizitem und
implizitem Wissen moumlglich
Einzelaspekte der Kooperationsunterstuumltzung
Integration Daten Distanz Fachgrenzen Zeit
Essentiell
Vertrauen in die Guumlltigkeit der Modelle
bdquoheiligerldquo Datenmaster intensiv zu pflegen
Virtual Engineering
Bild Eversheim 1995 S 17
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9
Wissensmanagement in Virtuellen Umgebungen
Wissensarten in Virtuellen Umgebungen
Positionswissen was ist wo
Strukturwissen wie haumlngt was zusammen
Verhaltenswissen wie verhaumllt sich das System
Wie verhalte ich mich
Prozedurwissen welche Ablaumlufe bewirken was
Moumlglichkeiten des Lernens in
Virtuellen Umgebungen
raumlumliches Explorieren
konzeptuelles Lernen
Erlernen motorischer Faumlhigkeiten
prozedurales Lernen
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Bild HS Mannheim
Training Bedienung
Steuerung in Bergwerk
Test
Werkzeugeinsatz
Explorieren Cockpit
Landmaschine
Virtual Engineering
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10
Virtual amp Augmented Environments for Concurrent Engineering
Technische Moumlglichkeiten
Planungstische
groszlige Displays
kollaborative Augmented Reality (AR)
verteilte Virtuelle Umgebungen
Bild Fh-IPA
Bild VDC
Bild VDC
Fabrikplanungstisch
Powerwall
Avatare in
verteilter
3D-Umgebung AR-Roundtable
Groszlige Displays Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs
Bild Fh-FIT
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11
Planungstische
gleichzeitig verknuumlpfte 2D- und 3D-Sicht
(sinnvoll einsetzbar bei 2D-3D-Problem)
Projektion auf Tischflaumlche und
an WandLeinwand
Mehrbenutzer-System
z T Kloumltzchen als
Interaktionsmetaphern
oder Touch-Screen
gleichzeitig Layout
und Perspektive
Θ Interaktion bdquouumlber Kopfldquo z T nicht geloumlst
Θ Eingabe Buchstaben amp Zahlen
Bild Fh-IPA
Bild VDC
Bild Fh-IPA
Schema
Fabrikplanungstisch
2 Projektionen IR-Kamera
Arbeit am Planungstisch
OP-Anordnungsplanung
Interaktion Touch (links)
oder IR-getrackte Bricks
(rechts)
Planungstische
Bild Microsoft
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Groszlige Displays
Powerwalls
DAS industrielle Standardsystem
nahezu beliebig skalierbar
Aufloumlsung nahezu beliebig
geeignet fuumlr Gruppenbesprechungen
Θ uU Installation amp Wartung
CAVEs
Zur Einnahme einer Innenperspektive
hohe Immersion
Θ prinzipiell Einzelnutzersystem (wg
Head Tracking) max Kleinstgruppen
Θ Installation Wartung
Θ Platzbedarf Kosten
Bild Imsys
Bild Fh-IPA
Bild Visenso
Mehrwand-
Projektionssystem
CAVE
Interaktion uumlber Menuumls
an einer Projektion
Powerwall
Imsys scale XL mit
41 Mio Pixeln auf
55 x 22m
Groszlige Displays
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Groszlige Displays
1-Kanal Workbench
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
kompakt mechan Tracking
Θ Verfuumlgbarkeit
2-Kanal-Workbench (bdquoHoloBenchldquo)
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
sehr groszliges Sichtfeld abgedeckt
Θ zT groszlige Abmessungen
Θ Verfuumlgbarkeit
Bild Barco
Bild Barco
Bild Fh-IPA
Barco Baron
Barco Consul
Arbeit an einer
HoloBench
Groszlige Displays
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Groszlige Displays
Flat angled Systems (Gewinkelte Wand)
Kompromiss zwischen CAVE u Powerwall
je nach Groumlszlige fuumlr Gruppen geeignet
relativ gute Immersion
relativ einfach einzurichten
Θ leichte Verzerrungen an den
Kanten fuumlr Nicht-Getrackte
Curved Screens (Sphaumlrische Displays)
zylinder- torusfoumlrmige Projektionsflaumlche
aufgrund Groumlszlige fuumlr Kleinstgruppen
gute Immersion
Θ schwierige Installation wg Verzerrungen
Uumlberblendungen (Edge Blending)
Bild Barco
Bild Meta VR
Bild Barco
Designreview
bei Miele
Joint Terminal Attack
Controller Training
Rehearsal System JTAC
Flugsimulator der
israelischen Luftwaffe
Groszlige Displays
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Groszlige Displays aktuelle Entwicklungen
Display-Wand mit Lentikular-Systemen
(autostereoskopisches Verfahren)
Richtungsmultiplex
Mehrbenutzer-faumlhig
keine Brille
keine Kalibrierung
skalierbar
Θ fixe optimale Sichtbereiche
Θ optimale Sichtentfernung festgelegt
Θ spezielle Software
Θ reduzierte Aufloumlsung
Θ Stege
Bild www3d-forumscom
Bild Tridelity
Bild University of Illinois at Chicago
Schematische
Darstellung des
Verfahrens
Illustration
Wirkungsweise
Gekacheltes
autostereoskopisches
Display
Groszlige Displays
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Multi-Viewer Stereo
Problem aller immersiven Anwendungen
Headtracking verschafft nur 1 Person ein
korrektes Bild
Bewegungsparallaxe fortschreitendes
Zu- und Aufdecken Tiefenkriterium
Mehrbenutzer-Head Tracking
verschiedene Sichten fuumlr verschiedene
Betrachterpositionen muumlssen angezeigt
und getrennt werden
Verwendung vieler Zeitschlitze oder
Kombination Polfilter-Zeitmultiplex
(bislang nur fuumlr Projektionssysteme)
Head Tracking fuumlr viele Benutzer
Θ Helligkeitsverlust technischer Aufwand
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Uni Weimar
Verschiedene
Perspektiven aufgrund
verschiedener
Standpunkte
Sicht auf das
Projektionssystem
2 Perspektiven aufgrund
2 verschiedener
Standpunkte
6 separat getrackte
Betrachter vor
Powerwall
Groszlige Displays
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Collaborative Virtual Engineering
17
Kollaborative Augmented Reality (AR)
AR Uumlberlagerung Sicht mit Computergrafik
Kontext-Sensitivitaumlt 3D oder Alphanumerik
Funktionen
Konsistenz-Checks digitales Modell ndash phys Welt
Anleitung Anweisung Prozessunterstuumltzung
Marketing Unterhaltung
Visualisierung Zeitversatz
Generierung eines gemeinsamen
Arbeitsraums mittels AR uumlber
gemeinsame Referenzierung
Kollaborationsfunktion per se
raumlumliche Verteilung moumlglich
Θ Realisierungen noch prototypisch
Bild TU Wien
Bilder National Geographic
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Head Mounted
Displays
AR mit Geo-
Referenzierung denkbar
Kollaborative AR
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Smart Phones Bild National Geographic
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
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Verteilte Virtuelle Umgebungen [Distributed Virtual Environments DVEs]
sind virtuelle Umgebungen in denen
mehrere Anwender miteinander in
Echtzeit interagieren
Teilnehmer koumlnnen durch
Avatare repraumlsentiert sein
neben Avataren koumlnnen auch
autonome Agenten anwesend sein
Teilnehmer koumlnnen miteinander
kommunizieren (sprachlich gestisch)
Interaktion mit anderen Teilnehmern
oder virtuellen Objekten
Bild ESI-Icido
Bild Uni Hannover
Bild Fh-IPA
Brillen-Metapher andere
Teilnehmer werden
lediglich uumlber deren
Brillen dargestellt
Nutzer und Avatar
stehen sich in CAVE
gegenuumlber
Verteilte VEs
Video-Conferencing
in 3D-Umgebung
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Verteilte Virtuelle Umgebungen
Fundamentale Konzepte
Latenz Verzoumlgerung mit
der gesendete Daten beim
Empfaumlnger ankommen
Bandbreite Menge der Daten die pro
Zeiteinheit uumlbertragen werden koumlnnen
Verlaumlsslichkeit Verlust
Korruption Einsehbarkeit
Netzwerkprotokoll
Netzwerkarchitekturen
Nadeloumlhre
Skalierbarkeit
lokale Intelligenz gezielte Multicasts
Client-Server-Architektur
Client-Server-Architektur
mit mehreren Servern
Peer-to-Peer-Architektur
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
Kernidee alle Teilnehmer in gleicher Umgebung anwesend Zustand muss fuumlr alle
Teilnehmer konsistent sein
Information wird auf einem Host erzeugt und auf einem anderen gespiegelt
durch Latenz bei der Uumlbertragung kann Information schon veraltet sein
ohne Synchronisation kann gespiegelter Information nur eingeschraumlnkt vertraut werden
konsistente Zustaumlnde koumlnnen nur durch Synchronisation erreicht werden
aber diese nur durch Verzicht auf hohe Update-Raten
-gt Widerspruch zwischen Schnelligkeit und Konsistenz
demnach sind verteilte virtuelle Umgebungen entweder dynamische Welten mit schnellen
Aumlnderungen oder konsistente Welten die allen Hosts identische Informationen bereitstellen
3 Ansaumltze zur Zustandsverwaltung
- Zentrale Informationshaltung
- Hochfrequente Informationsverteilung
- Zustandsvorhersage (Dead Reckoning)
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
1 Zentrale Informationshaltung
Zustand der virtuellen Umgebung wird zentral verwaltet
Schreibzugriff synchronisiert
Zentrale ist das Nadeloumlhr kann aber auch gezielt verteilen
2 Hochfrequente Informationsverteilung
Ziel schnelle Updates auf Kosten der netzwerkweiten Konsistenz
Zustaumlnde aller Hosts werden vollstaumlndig und haumlufig an alle anderen Hosts
geschickt
Problem Verhindern dass mehrere Hosts gleichzeitig dasselbe Objekt
manipulieren (zB uumlber Lock-Manager)
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
Dynamische Netzwerk-Architektur
je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
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implementation
issues
participant
observable
issues
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Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
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Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
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Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
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Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
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Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
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Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
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Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
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Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
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Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
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33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
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Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
copy Kompetenzzentrum Virtuelle Realitaumlt und Kooperatives Engineering w V ndash Virtual Dimension Center VDC
35
Das Thema interessiert Sie
und Sie suchen nach Umsetzungspartnern Sprechen Sie mit uns
VDC Netzwerk fuumlr Virtual Engineering
Virtual Dimension Center (VDC)
Auberlenstr 13
70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
infovdc-fellbachde
wwwvdc-fellbachde
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5
Uumlber die Bedeutung von Kommunikation
nach Studie Contact ndash VDI ndash Fh-IPK 2013 [Muumlller 2013]
Studie bdquoKollaborative
Produktentwicklung und
digitale Werkzeugeldquo von
Contact Software VDI
und Fraunhofer IPK 2013
[Muumlller 2013]
Bild VDC
Bild VDC
Grundlagen
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6
Virtual Engineering [Bullinger 2002]
Unterstuumltzung von Entwicklungs-
prozessen mit Hilfe digitaler
dreidimensionaler Modelle
Zielsetzungen
schnelle Entwicklungszyklen
als aktives Prozesselement
fruumlhes Ergebnisfeedback
Betonung fruumlher Entwicklungsphasen
Entwicklung alternativer Produktkonzepte
Spezifikation des Produkts zu entscheiden
zentrale Bedeutung die Design Reviews
Virtual Engineering
Bild Eversheim 1995 S 11
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7
Untersuchungsobjekte ndash Designreviews
Freigabestufen [Krottmeier 1995]
Softwarephase
Projektanstoss (PA)
Lastenheft (LH)
Konstruktionsfreigabe (K)
Planungsfreigabe (P)
In Designreviews muumlssen folgende Teilegruppen
und Ereignisse betrachtet werden [Krottmeier 1995]
Sicherheitskritische Bauteile Baugruppen
und Produktfunktionen
kritische Bauteile Baugruppen
und Produktfunktionen laut FMEA
bedeutende Bauteile Baugruppen
und Produktfunktionen laut QFD
Bauteile Baugruppen und Produktfunktionen
die in der Vergangenheit Probleme bereitet haben
Virtual Engineering
Hardwarephase
Versuchsfreigabe (V)
Beschaffungsfreigabe (B)
Dispositionsfreigabe (D)
Serienfreigabe (SF)
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8
Vorteile 3D
universelle Sprache
Ablaumlufe und Prozesse darstellbar
intuitiv begreifbar je nach Ausgestaltung nah an
der Realitaumlt
die Umgebung kann in Echtzeit mit anderen
geteilt werden ndash auch uumlber Distanz die
Wahrnehmung der anderen ist erkennbar
Behandlung von explizitem und
implizitem Wissen moumlglich
Einzelaspekte der Kooperationsunterstuumltzung
Integration Daten Distanz Fachgrenzen Zeit
Essentiell
Vertrauen in die Guumlltigkeit der Modelle
bdquoheiligerldquo Datenmaster intensiv zu pflegen
Virtual Engineering
Bild Eversheim 1995 S 17
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9
Wissensmanagement in Virtuellen Umgebungen
Wissensarten in Virtuellen Umgebungen
Positionswissen was ist wo
Strukturwissen wie haumlngt was zusammen
Verhaltenswissen wie verhaumllt sich das System
Wie verhalte ich mich
Prozedurwissen welche Ablaumlufe bewirken was
Moumlglichkeiten des Lernens in
Virtuellen Umgebungen
raumlumliches Explorieren
konzeptuelles Lernen
Erlernen motorischer Faumlhigkeiten
prozedurales Lernen
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Bild HS Mannheim
Training Bedienung
Steuerung in Bergwerk
Test
Werkzeugeinsatz
Explorieren Cockpit
Landmaschine
Virtual Engineering
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10
Virtual amp Augmented Environments for Concurrent Engineering
Technische Moumlglichkeiten
Planungstische
groszlige Displays
kollaborative Augmented Reality (AR)
verteilte Virtuelle Umgebungen
Bild Fh-IPA
Bild VDC
Bild VDC
Fabrikplanungstisch
Powerwall
Avatare in
verteilter
3D-Umgebung AR-Roundtable
Groszlige Displays Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs
Bild Fh-FIT
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11
Planungstische
gleichzeitig verknuumlpfte 2D- und 3D-Sicht
(sinnvoll einsetzbar bei 2D-3D-Problem)
Projektion auf Tischflaumlche und
an WandLeinwand
Mehrbenutzer-System
z T Kloumltzchen als
Interaktionsmetaphern
oder Touch-Screen
gleichzeitig Layout
und Perspektive
Θ Interaktion bdquouumlber Kopfldquo z T nicht geloumlst
Θ Eingabe Buchstaben amp Zahlen
Bild Fh-IPA
Bild VDC
Bild Fh-IPA
Schema
Fabrikplanungstisch
2 Projektionen IR-Kamera
Arbeit am Planungstisch
OP-Anordnungsplanung
Interaktion Touch (links)
oder IR-getrackte Bricks
(rechts)
Planungstische
Bild Microsoft
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12
Groszlige Displays
Powerwalls
DAS industrielle Standardsystem
nahezu beliebig skalierbar
Aufloumlsung nahezu beliebig
geeignet fuumlr Gruppenbesprechungen
Θ uU Installation amp Wartung
CAVEs
Zur Einnahme einer Innenperspektive
hohe Immersion
Θ prinzipiell Einzelnutzersystem (wg
Head Tracking) max Kleinstgruppen
Θ Installation Wartung
Θ Platzbedarf Kosten
Bild Imsys
Bild Fh-IPA
Bild Visenso
Mehrwand-
Projektionssystem
CAVE
Interaktion uumlber Menuumls
an einer Projektion
Powerwall
Imsys scale XL mit
41 Mio Pixeln auf
55 x 22m
Groszlige Displays
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13
Groszlige Displays
1-Kanal Workbench
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
kompakt mechan Tracking
Θ Verfuumlgbarkeit
2-Kanal-Workbench (bdquoHoloBenchldquo)
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
sehr groszliges Sichtfeld abgedeckt
Θ zT groszlige Abmessungen
Θ Verfuumlgbarkeit
Bild Barco
Bild Barco
Bild Fh-IPA
Barco Baron
Barco Consul
Arbeit an einer
HoloBench
Groszlige Displays
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Groszlige Displays
Flat angled Systems (Gewinkelte Wand)
Kompromiss zwischen CAVE u Powerwall
je nach Groumlszlige fuumlr Gruppen geeignet
relativ gute Immersion
relativ einfach einzurichten
Θ leichte Verzerrungen an den
Kanten fuumlr Nicht-Getrackte
Curved Screens (Sphaumlrische Displays)
zylinder- torusfoumlrmige Projektionsflaumlche
aufgrund Groumlszlige fuumlr Kleinstgruppen
gute Immersion
Θ schwierige Installation wg Verzerrungen
Uumlberblendungen (Edge Blending)
Bild Barco
Bild Meta VR
Bild Barco
Designreview
bei Miele
Joint Terminal Attack
Controller Training
Rehearsal System JTAC
Flugsimulator der
israelischen Luftwaffe
Groszlige Displays
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Groszlige Displays aktuelle Entwicklungen
Display-Wand mit Lentikular-Systemen
(autostereoskopisches Verfahren)
Richtungsmultiplex
Mehrbenutzer-faumlhig
keine Brille
keine Kalibrierung
skalierbar
Θ fixe optimale Sichtbereiche
Θ optimale Sichtentfernung festgelegt
Θ spezielle Software
Θ reduzierte Aufloumlsung
Θ Stege
Bild www3d-forumscom
Bild Tridelity
Bild University of Illinois at Chicago
Schematische
Darstellung des
Verfahrens
Illustration
Wirkungsweise
Gekacheltes
autostereoskopisches
Display
Groszlige Displays
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Multi-Viewer Stereo
Problem aller immersiven Anwendungen
Headtracking verschafft nur 1 Person ein
korrektes Bild
Bewegungsparallaxe fortschreitendes
Zu- und Aufdecken Tiefenkriterium
Mehrbenutzer-Head Tracking
verschiedene Sichten fuumlr verschiedene
Betrachterpositionen muumlssen angezeigt
und getrennt werden
Verwendung vieler Zeitschlitze oder
Kombination Polfilter-Zeitmultiplex
(bislang nur fuumlr Projektionssysteme)
Head Tracking fuumlr viele Benutzer
Θ Helligkeitsverlust technischer Aufwand
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Uni Weimar
Verschiedene
Perspektiven aufgrund
verschiedener
Standpunkte
Sicht auf das
Projektionssystem
2 Perspektiven aufgrund
2 verschiedener
Standpunkte
6 separat getrackte
Betrachter vor
Powerwall
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Kontext-Sensitivitaumlt 3D oder Alphanumerik
Funktionen
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Generierung eines gemeinsamen
Arbeitsraums mittels AR uumlber
gemeinsame Referenzierung
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raumlumliche Verteilung moumlglich
Θ Realisierungen noch prototypisch
Bild TU Wien
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Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Head Mounted
Displays
AR mit Geo-
Referenzierung denkbar
Kollaborative AR
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Smart Phones Bild National Geographic
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Verteilte Virtuelle Umgebungen [Distributed Virtual Environments DVEs]
sind virtuelle Umgebungen in denen
mehrere Anwender miteinander in
Echtzeit interagieren
Teilnehmer koumlnnen durch
Avatare repraumlsentiert sein
neben Avataren koumlnnen auch
autonome Agenten anwesend sein
Teilnehmer koumlnnen miteinander
kommunizieren (sprachlich gestisch)
Interaktion mit anderen Teilnehmern
oder virtuellen Objekten
Bild ESI-Icido
Bild Uni Hannover
Bild Fh-IPA
Brillen-Metapher andere
Teilnehmer werden
lediglich uumlber deren
Brillen dargestellt
Nutzer und Avatar
stehen sich in CAVE
gegenuumlber
Verteilte VEs
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in 3D-Umgebung
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Verteilte Virtuelle Umgebungen
Fundamentale Konzepte
Latenz Verzoumlgerung mit
der gesendete Daten beim
Empfaumlnger ankommen
Bandbreite Menge der Daten die pro
Zeiteinheit uumlbertragen werden koumlnnen
Verlaumlsslichkeit Verlust
Korruption Einsehbarkeit
Netzwerkprotokoll
Netzwerkarchitekturen
Nadeloumlhre
Skalierbarkeit
lokale Intelligenz gezielte Multicasts
Client-Server-Architektur
Client-Server-Architektur
mit mehreren Servern
Peer-to-Peer-Architektur
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
Kernidee alle Teilnehmer in gleicher Umgebung anwesend Zustand muss fuumlr alle
Teilnehmer konsistent sein
Information wird auf einem Host erzeugt und auf einem anderen gespiegelt
durch Latenz bei der Uumlbertragung kann Information schon veraltet sein
ohne Synchronisation kann gespiegelter Information nur eingeschraumlnkt vertraut werden
konsistente Zustaumlnde koumlnnen nur durch Synchronisation erreicht werden
aber diese nur durch Verzicht auf hohe Update-Raten
-gt Widerspruch zwischen Schnelligkeit und Konsistenz
demnach sind verteilte virtuelle Umgebungen entweder dynamische Welten mit schnellen
Aumlnderungen oder konsistente Welten die allen Hosts identische Informationen bereitstellen
3 Ansaumltze zur Zustandsverwaltung
- Zentrale Informationshaltung
- Hochfrequente Informationsverteilung
- Zustandsvorhersage (Dead Reckoning)
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
1 Zentrale Informationshaltung
Zustand der virtuellen Umgebung wird zentral verwaltet
Schreibzugriff synchronisiert
Zentrale ist das Nadeloumlhr kann aber auch gezielt verteilen
2 Hochfrequente Informationsverteilung
Ziel schnelle Updates auf Kosten der netzwerkweiten Konsistenz
Zustaumlnde aller Hosts werden vollstaumlndig und haumlufig an alle anderen Hosts
geschickt
Problem Verhindern dass mehrere Hosts gleichzeitig dasselbe Objekt
manipulieren (zB uumlber Lock-Manager)
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
Dynamische Netzwerk-Architektur
je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
implementation
issues
participant
observable
issues
24
Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
25
Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
26
Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
27
Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
28
Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
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32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
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34
Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
copy Kompetenzzentrum Virtuelle Realitaumlt und Kooperatives Engineering w V ndash Virtual Dimension Center VDC
35
Das Thema interessiert Sie
und Sie suchen nach Umsetzungspartnern Sprechen Sie mit uns
VDC Netzwerk fuumlr Virtual Engineering
Virtual Dimension Center (VDC)
Auberlenstr 13
70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
infovdc-fellbachde
wwwvdc-fellbachde
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6
Virtual Engineering [Bullinger 2002]
Unterstuumltzung von Entwicklungs-
prozessen mit Hilfe digitaler
dreidimensionaler Modelle
Zielsetzungen
schnelle Entwicklungszyklen
als aktives Prozesselement
fruumlhes Ergebnisfeedback
Betonung fruumlher Entwicklungsphasen
Entwicklung alternativer Produktkonzepte
Spezifikation des Produkts zu entscheiden
zentrale Bedeutung die Design Reviews
Virtual Engineering
Bild Eversheim 1995 S 11
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7
Untersuchungsobjekte ndash Designreviews
Freigabestufen [Krottmeier 1995]
Softwarephase
Projektanstoss (PA)
Lastenheft (LH)
Konstruktionsfreigabe (K)
Planungsfreigabe (P)
In Designreviews muumlssen folgende Teilegruppen
und Ereignisse betrachtet werden [Krottmeier 1995]
Sicherheitskritische Bauteile Baugruppen
und Produktfunktionen
kritische Bauteile Baugruppen
und Produktfunktionen laut FMEA
bedeutende Bauteile Baugruppen
und Produktfunktionen laut QFD
Bauteile Baugruppen und Produktfunktionen
die in der Vergangenheit Probleme bereitet haben
Virtual Engineering
Hardwarephase
Versuchsfreigabe (V)
Beschaffungsfreigabe (B)
Dispositionsfreigabe (D)
Serienfreigabe (SF)
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8
Vorteile 3D
universelle Sprache
Ablaumlufe und Prozesse darstellbar
intuitiv begreifbar je nach Ausgestaltung nah an
der Realitaumlt
die Umgebung kann in Echtzeit mit anderen
geteilt werden ndash auch uumlber Distanz die
Wahrnehmung der anderen ist erkennbar
Behandlung von explizitem und
implizitem Wissen moumlglich
Einzelaspekte der Kooperationsunterstuumltzung
Integration Daten Distanz Fachgrenzen Zeit
Essentiell
Vertrauen in die Guumlltigkeit der Modelle
bdquoheiligerldquo Datenmaster intensiv zu pflegen
Virtual Engineering
Bild Eversheim 1995 S 17
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Collaborative Virtual Engineering
9
Wissensmanagement in Virtuellen Umgebungen
Wissensarten in Virtuellen Umgebungen
Positionswissen was ist wo
Strukturwissen wie haumlngt was zusammen
Verhaltenswissen wie verhaumllt sich das System
Wie verhalte ich mich
Prozedurwissen welche Ablaumlufe bewirken was
Moumlglichkeiten des Lernens in
Virtuellen Umgebungen
raumlumliches Explorieren
konzeptuelles Lernen
Erlernen motorischer Faumlhigkeiten
prozedurales Lernen
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Bild HS Mannheim
Training Bedienung
Steuerung in Bergwerk
Test
Werkzeugeinsatz
Explorieren Cockpit
Landmaschine
Virtual Engineering
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10
Virtual amp Augmented Environments for Concurrent Engineering
Technische Moumlglichkeiten
Planungstische
groszlige Displays
kollaborative Augmented Reality (AR)
verteilte Virtuelle Umgebungen
Bild Fh-IPA
Bild VDC
Bild VDC
Fabrikplanungstisch
Powerwall
Avatare in
verteilter
3D-Umgebung AR-Roundtable
Groszlige Displays Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs
Bild Fh-FIT
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11
Planungstische
gleichzeitig verknuumlpfte 2D- und 3D-Sicht
(sinnvoll einsetzbar bei 2D-3D-Problem)
Projektion auf Tischflaumlche und
an WandLeinwand
Mehrbenutzer-System
z T Kloumltzchen als
Interaktionsmetaphern
oder Touch-Screen
gleichzeitig Layout
und Perspektive
Θ Interaktion bdquouumlber Kopfldquo z T nicht geloumlst
Θ Eingabe Buchstaben amp Zahlen
Bild Fh-IPA
Bild VDC
Bild Fh-IPA
Schema
Fabrikplanungstisch
2 Projektionen IR-Kamera
Arbeit am Planungstisch
OP-Anordnungsplanung
Interaktion Touch (links)
oder IR-getrackte Bricks
(rechts)
Planungstische
Bild Microsoft
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12
Groszlige Displays
Powerwalls
DAS industrielle Standardsystem
nahezu beliebig skalierbar
Aufloumlsung nahezu beliebig
geeignet fuumlr Gruppenbesprechungen
Θ uU Installation amp Wartung
CAVEs
Zur Einnahme einer Innenperspektive
hohe Immersion
Θ prinzipiell Einzelnutzersystem (wg
Head Tracking) max Kleinstgruppen
Θ Installation Wartung
Θ Platzbedarf Kosten
Bild Imsys
Bild Fh-IPA
Bild Visenso
Mehrwand-
Projektionssystem
CAVE
Interaktion uumlber Menuumls
an einer Projektion
Powerwall
Imsys scale XL mit
41 Mio Pixeln auf
55 x 22m
Groszlige Displays
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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13
Groszlige Displays
1-Kanal Workbench
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
kompakt mechan Tracking
Θ Verfuumlgbarkeit
2-Kanal-Workbench (bdquoHoloBenchldquo)
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
sehr groszliges Sichtfeld abgedeckt
Θ zT groszlige Abmessungen
Θ Verfuumlgbarkeit
Bild Barco
Bild Barco
Bild Fh-IPA
Barco Baron
Barco Consul
Arbeit an einer
HoloBench
Groszlige Displays
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14
Groszlige Displays
Flat angled Systems (Gewinkelte Wand)
Kompromiss zwischen CAVE u Powerwall
je nach Groumlszlige fuumlr Gruppen geeignet
relativ gute Immersion
relativ einfach einzurichten
Θ leichte Verzerrungen an den
Kanten fuumlr Nicht-Getrackte
Curved Screens (Sphaumlrische Displays)
zylinder- torusfoumlrmige Projektionsflaumlche
aufgrund Groumlszlige fuumlr Kleinstgruppen
gute Immersion
Θ schwierige Installation wg Verzerrungen
Uumlberblendungen (Edge Blending)
Bild Barco
Bild Meta VR
Bild Barco
Designreview
bei Miele
Joint Terminal Attack
Controller Training
Rehearsal System JTAC
Flugsimulator der
israelischen Luftwaffe
Groszlige Displays
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15
Groszlige Displays aktuelle Entwicklungen
Display-Wand mit Lentikular-Systemen
(autostereoskopisches Verfahren)
Richtungsmultiplex
Mehrbenutzer-faumlhig
keine Brille
keine Kalibrierung
skalierbar
Θ fixe optimale Sichtbereiche
Θ optimale Sichtentfernung festgelegt
Θ spezielle Software
Θ reduzierte Aufloumlsung
Θ Stege
Bild www3d-forumscom
Bild Tridelity
Bild University of Illinois at Chicago
Schematische
Darstellung des
Verfahrens
Illustration
Wirkungsweise
Gekacheltes
autostereoskopisches
Display
Groszlige Displays
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Multi-Viewer Stereo
Problem aller immersiven Anwendungen
Headtracking verschafft nur 1 Person ein
korrektes Bild
Bewegungsparallaxe fortschreitendes
Zu- und Aufdecken Tiefenkriterium
Mehrbenutzer-Head Tracking
verschiedene Sichten fuumlr verschiedene
Betrachterpositionen muumlssen angezeigt
und getrennt werden
Verwendung vieler Zeitschlitze oder
Kombination Polfilter-Zeitmultiplex
(bislang nur fuumlr Projektionssysteme)
Head Tracking fuumlr viele Benutzer
Θ Helligkeitsverlust technischer Aufwand
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Uni Weimar
Verschiedene
Perspektiven aufgrund
verschiedener
Standpunkte
Sicht auf das
Projektionssystem
2 Perspektiven aufgrund
2 verschiedener
Standpunkte
6 separat getrackte
Betrachter vor
Powerwall
Groszlige Displays
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17
Kollaborative Augmented Reality (AR)
AR Uumlberlagerung Sicht mit Computergrafik
Kontext-Sensitivitaumlt 3D oder Alphanumerik
Funktionen
Konsistenz-Checks digitales Modell ndash phys Welt
Anleitung Anweisung Prozessunterstuumltzung
Marketing Unterhaltung
Visualisierung Zeitversatz
Generierung eines gemeinsamen
Arbeitsraums mittels AR uumlber
gemeinsame Referenzierung
Kollaborationsfunktion per se
raumlumliche Verteilung moumlglich
Θ Realisierungen noch prototypisch
Bild TU Wien
Bilder National Geographic
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Head Mounted
Displays
AR mit Geo-
Referenzierung denkbar
Kollaborative AR
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Smart Phones Bild National Geographic
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Collaborative Virtual Engineering
18
Verteilte Virtuelle Umgebungen [Distributed Virtual Environments DVEs]
sind virtuelle Umgebungen in denen
mehrere Anwender miteinander in
Echtzeit interagieren
Teilnehmer koumlnnen durch
Avatare repraumlsentiert sein
neben Avataren koumlnnen auch
autonome Agenten anwesend sein
Teilnehmer koumlnnen miteinander
kommunizieren (sprachlich gestisch)
Interaktion mit anderen Teilnehmern
oder virtuellen Objekten
Bild ESI-Icido
Bild Uni Hannover
Bild Fh-IPA
Brillen-Metapher andere
Teilnehmer werden
lediglich uumlber deren
Brillen dargestellt
Nutzer und Avatar
stehen sich in CAVE
gegenuumlber
Verteilte VEs
Video-Conferencing
in 3D-Umgebung
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19
Verteilte Virtuelle Umgebungen
Fundamentale Konzepte
Latenz Verzoumlgerung mit
der gesendete Daten beim
Empfaumlnger ankommen
Bandbreite Menge der Daten die pro
Zeiteinheit uumlbertragen werden koumlnnen
Verlaumlsslichkeit Verlust
Korruption Einsehbarkeit
Netzwerkprotokoll
Netzwerkarchitekturen
Nadeloumlhre
Skalierbarkeit
lokale Intelligenz gezielte Multicasts
Client-Server-Architektur
Client-Server-Architektur
mit mehreren Servern
Peer-to-Peer-Architektur
Verteilte VEs
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20
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
Kernidee alle Teilnehmer in gleicher Umgebung anwesend Zustand muss fuumlr alle
Teilnehmer konsistent sein
Information wird auf einem Host erzeugt und auf einem anderen gespiegelt
durch Latenz bei der Uumlbertragung kann Information schon veraltet sein
ohne Synchronisation kann gespiegelter Information nur eingeschraumlnkt vertraut werden
konsistente Zustaumlnde koumlnnen nur durch Synchronisation erreicht werden
aber diese nur durch Verzicht auf hohe Update-Raten
-gt Widerspruch zwischen Schnelligkeit und Konsistenz
demnach sind verteilte virtuelle Umgebungen entweder dynamische Welten mit schnellen
Aumlnderungen oder konsistente Welten die allen Hosts identische Informationen bereitstellen
3 Ansaumltze zur Zustandsverwaltung
- Zentrale Informationshaltung
- Hochfrequente Informationsverteilung
- Zustandsvorhersage (Dead Reckoning)
Verteilte VEs
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Collaborative Virtual Engineering
21
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
1 Zentrale Informationshaltung
Zustand der virtuellen Umgebung wird zentral verwaltet
Schreibzugriff synchronisiert
Zentrale ist das Nadeloumlhr kann aber auch gezielt verteilen
2 Hochfrequente Informationsverteilung
Ziel schnelle Updates auf Kosten der netzwerkweiten Konsistenz
Zustaumlnde aller Hosts werden vollstaumlndig und haumlufig an alle anderen Hosts
geschickt
Problem Verhindern dass mehrere Hosts gleichzeitig dasselbe Objekt
manipulieren (zB uumlber Lock-Manager)
Verteilte VEs
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22
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
Dynamische Netzwerk-Architektur
je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
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implementation
issues
participant
observable
issues
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Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
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Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
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Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
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Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
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Collaborative Virtual Engineering
31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
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Collaborative Virtual Engineering
34
Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
copy Kompetenzzentrum Virtuelle Realitaumlt und Kooperatives Engineering w V ndash Virtual Dimension Center VDC
35
Das Thema interessiert Sie
und Sie suchen nach Umsetzungspartnern Sprechen Sie mit uns
VDC Netzwerk fuumlr Virtual Engineering
Virtual Dimension Center (VDC)
Auberlenstr 13
70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
infovdc-fellbachde
wwwvdc-fellbachde
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Collaborative Virtual Engineering
7
Untersuchungsobjekte ndash Designreviews
Freigabestufen [Krottmeier 1995]
Softwarephase
Projektanstoss (PA)
Lastenheft (LH)
Konstruktionsfreigabe (K)
Planungsfreigabe (P)
In Designreviews muumlssen folgende Teilegruppen
und Ereignisse betrachtet werden [Krottmeier 1995]
Sicherheitskritische Bauteile Baugruppen
und Produktfunktionen
kritische Bauteile Baugruppen
und Produktfunktionen laut FMEA
bedeutende Bauteile Baugruppen
und Produktfunktionen laut QFD
Bauteile Baugruppen und Produktfunktionen
die in der Vergangenheit Probleme bereitet haben
Virtual Engineering
Hardwarephase
Versuchsfreigabe (V)
Beschaffungsfreigabe (B)
Dispositionsfreigabe (D)
Serienfreigabe (SF)
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Collaborative Virtual Engineering
8
Vorteile 3D
universelle Sprache
Ablaumlufe und Prozesse darstellbar
intuitiv begreifbar je nach Ausgestaltung nah an
der Realitaumlt
die Umgebung kann in Echtzeit mit anderen
geteilt werden ndash auch uumlber Distanz die
Wahrnehmung der anderen ist erkennbar
Behandlung von explizitem und
implizitem Wissen moumlglich
Einzelaspekte der Kooperationsunterstuumltzung
Integration Daten Distanz Fachgrenzen Zeit
Essentiell
Vertrauen in die Guumlltigkeit der Modelle
bdquoheiligerldquo Datenmaster intensiv zu pflegen
Virtual Engineering
Bild Eversheim 1995 S 17
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
9
Wissensmanagement in Virtuellen Umgebungen
Wissensarten in Virtuellen Umgebungen
Positionswissen was ist wo
Strukturwissen wie haumlngt was zusammen
Verhaltenswissen wie verhaumllt sich das System
Wie verhalte ich mich
Prozedurwissen welche Ablaumlufe bewirken was
Moumlglichkeiten des Lernens in
Virtuellen Umgebungen
raumlumliches Explorieren
konzeptuelles Lernen
Erlernen motorischer Faumlhigkeiten
prozedurales Lernen
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Bild HS Mannheim
Training Bedienung
Steuerung in Bergwerk
Test
Werkzeugeinsatz
Explorieren Cockpit
Landmaschine
Virtual Engineering
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Collaborative Virtual Engineering
10
Virtual amp Augmented Environments for Concurrent Engineering
Technische Moumlglichkeiten
Planungstische
groszlige Displays
kollaborative Augmented Reality (AR)
verteilte Virtuelle Umgebungen
Bild Fh-IPA
Bild VDC
Bild VDC
Fabrikplanungstisch
Powerwall
Avatare in
verteilter
3D-Umgebung AR-Roundtable
Groszlige Displays Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs
Bild Fh-FIT
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11
Planungstische
gleichzeitig verknuumlpfte 2D- und 3D-Sicht
(sinnvoll einsetzbar bei 2D-3D-Problem)
Projektion auf Tischflaumlche und
an WandLeinwand
Mehrbenutzer-System
z T Kloumltzchen als
Interaktionsmetaphern
oder Touch-Screen
gleichzeitig Layout
und Perspektive
Θ Interaktion bdquouumlber Kopfldquo z T nicht geloumlst
Θ Eingabe Buchstaben amp Zahlen
Bild Fh-IPA
Bild VDC
Bild Fh-IPA
Schema
Fabrikplanungstisch
2 Projektionen IR-Kamera
Arbeit am Planungstisch
OP-Anordnungsplanung
Interaktion Touch (links)
oder IR-getrackte Bricks
(rechts)
Planungstische
Bild Microsoft
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Collaborative Virtual Engineering
12
Groszlige Displays
Powerwalls
DAS industrielle Standardsystem
nahezu beliebig skalierbar
Aufloumlsung nahezu beliebig
geeignet fuumlr Gruppenbesprechungen
Θ uU Installation amp Wartung
CAVEs
Zur Einnahme einer Innenperspektive
hohe Immersion
Θ prinzipiell Einzelnutzersystem (wg
Head Tracking) max Kleinstgruppen
Θ Installation Wartung
Θ Platzbedarf Kosten
Bild Imsys
Bild Fh-IPA
Bild Visenso
Mehrwand-
Projektionssystem
CAVE
Interaktion uumlber Menuumls
an einer Projektion
Powerwall
Imsys scale XL mit
41 Mio Pixeln auf
55 x 22m
Groszlige Displays
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13
Groszlige Displays
1-Kanal Workbench
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
kompakt mechan Tracking
Θ Verfuumlgbarkeit
2-Kanal-Workbench (bdquoHoloBenchldquo)
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
sehr groszliges Sichtfeld abgedeckt
Θ zT groszlige Abmessungen
Θ Verfuumlgbarkeit
Bild Barco
Bild Barco
Bild Fh-IPA
Barco Baron
Barco Consul
Arbeit an einer
HoloBench
Groszlige Displays
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Collaborative Virtual Engineering
14
Groszlige Displays
Flat angled Systems (Gewinkelte Wand)
Kompromiss zwischen CAVE u Powerwall
je nach Groumlszlige fuumlr Gruppen geeignet
relativ gute Immersion
relativ einfach einzurichten
Θ leichte Verzerrungen an den
Kanten fuumlr Nicht-Getrackte
Curved Screens (Sphaumlrische Displays)
zylinder- torusfoumlrmige Projektionsflaumlche
aufgrund Groumlszlige fuumlr Kleinstgruppen
gute Immersion
Θ schwierige Installation wg Verzerrungen
Uumlberblendungen (Edge Blending)
Bild Barco
Bild Meta VR
Bild Barco
Designreview
bei Miele
Joint Terminal Attack
Controller Training
Rehearsal System JTAC
Flugsimulator der
israelischen Luftwaffe
Groszlige Displays
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Collaborative Virtual Engineering
15
Groszlige Displays aktuelle Entwicklungen
Display-Wand mit Lentikular-Systemen
(autostereoskopisches Verfahren)
Richtungsmultiplex
Mehrbenutzer-faumlhig
keine Brille
keine Kalibrierung
skalierbar
Θ fixe optimale Sichtbereiche
Θ optimale Sichtentfernung festgelegt
Θ spezielle Software
Θ reduzierte Aufloumlsung
Θ Stege
Bild www3d-forumscom
Bild Tridelity
Bild University of Illinois at Chicago
Schematische
Darstellung des
Verfahrens
Illustration
Wirkungsweise
Gekacheltes
autostereoskopisches
Display
Groszlige Displays
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Collaborative Virtual Engineering
16
Multi-Viewer Stereo
Problem aller immersiven Anwendungen
Headtracking verschafft nur 1 Person ein
korrektes Bild
Bewegungsparallaxe fortschreitendes
Zu- und Aufdecken Tiefenkriterium
Mehrbenutzer-Head Tracking
verschiedene Sichten fuumlr verschiedene
Betrachterpositionen muumlssen angezeigt
und getrennt werden
Verwendung vieler Zeitschlitze oder
Kombination Polfilter-Zeitmultiplex
(bislang nur fuumlr Projektionssysteme)
Head Tracking fuumlr viele Benutzer
Θ Helligkeitsverlust technischer Aufwand
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Uni Weimar
Verschiedene
Perspektiven aufgrund
verschiedener
Standpunkte
Sicht auf das
Projektionssystem
2 Perspektiven aufgrund
2 verschiedener
Standpunkte
6 separat getrackte
Betrachter vor
Powerwall
Groszlige Displays
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Collaborative Virtual Engineering
17
Kollaborative Augmented Reality (AR)
AR Uumlberlagerung Sicht mit Computergrafik
Kontext-Sensitivitaumlt 3D oder Alphanumerik
Funktionen
Konsistenz-Checks digitales Modell ndash phys Welt
Anleitung Anweisung Prozessunterstuumltzung
Marketing Unterhaltung
Visualisierung Zeitversatz
Generierung eines gemeinsamen
Arbeitsraums mittels AR uumlber
gemeinsame Referenzierung
Kollaborationsfunktion per se
raumlumliche Verteilung moumlglich
Θ Realisierungen noch prototypisch
Bild TU Wien
Bilder National Geographic
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Head Mounted
Displays
AR mit Geo-
Referenzierung denkbar
Kollaborative AR
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Smart Phones Bild National Geographic
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Collaborative Virtual Engineering
18
Verteilte Virtuelle Umgebungen [Distributed Virtual Environments DVEs]
sind virtuelle Umgebungen in denen
mehrere Anwender miteinander in
Echtzeit interagieren
Teilnehmer koumlnnen durch
Avatare repraumlsentiert sein
neben Avataren koumlnnen auch
autonome Agenten anwesend sein
Teilnehmer koumlnnen miteinander
kommunizieren (sprachlich gestisch)
Interaktion mit anderen Teilnehmern
oder virtuellen Objekten
Bild ESI-Icido
Bild Uni Hannover
Bild Fh-IPA
Brillen-Metapher andere
Teilnehmer werden
lediglich uumlber deren
Brillen dargestellt
Nutzer und Avatar
stehen sich in CAVE
gegenuumlber
Verteilte VEs
Video-Conferencing
in 3D-Umgebung
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Collaborative Virtual Engineering
19
Verteilte Virtuelle Umgebungen
Fundamentale Konzepte
Latenz Verzoumlgerung mit
der gesendete Daten beim
Empfaumlnger ankommen
Bandbreite Menge der Daten die pro
Zeiteinheit uumlbertragen werden koumlnnen
Verlaumlsslichkeit Verlust
Korruption Einsehbarkeit
Netzwerkprotokoll
Netzwerkarchitekturen
Nadeloumlhre
Skalierbarkeit
lokale Intelligenz gezielte Multicasts
Client-Server-Architektur
Client-Server-Architektur
mit mehreren Servern
Peer-to-Peer-Architektur
Verteilte VEs
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Collaborative Virtual Engineering
20
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
Kernidee alle Teilnehmer in gleicher Umgebung anwesend Zustand muss fuumlr alle
Teilnehmer konsistent sein
Information wird auf einem Host erzeugt und auf einem anderen gespiegelt
durch Latenz bei der Uumlbertragung kann Information schon veraltet sein
ohne Synchronisation kann gespiegelter Information nur eingeschraumlnkt vertraut werden
konsistente Zustaumlnde koumlnnen nur durch Synchronisation erreicht werden
aber diese nur durch Verzicht auf hohe Update-Raten
-gt Widerspruch zwischen Schnelligkeit und Konsistenz
demnach sind verteilte virtuelle Umgebungen entweder dynamische Welten mit schnellen
Aumlnderungen oder konsistente Welten die allen Hosts identische Informationen bereitstellen
3 Ansaumltze zur Zustandsverwaltung
- Zentrale Informationshaltung
- Hochfrequente Informationsverteilung
- Zustandsvorhersage (Dead Reckoning)
Verteilte VEs
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Collaborative Virtual Engineering
21
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
1 Zentrale Informationshaltung
Zustand der virtuellen Umgebung wird zentral verwaltet
Schreibzugriff synchronisiert
Zentrale ist das Nadeloumlhr kann aber auch gezielt verteilen
2 Hochfrequente Informationsverteilung
Ziel schnelle Updates auf Kosten der netzwerkweiten Konsistenz
Zustaumlnde aller Hosts werden vollstaumlndig und haumlufig an alle anderen Hosts
geschickt
Problem Verhindern dass mehrere Hosts gleichzeitig dasselbe Objekt
manipulieren (zB uumlber Lock-Manager)
Verteilte VEs
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Collaborative Virtual Engineering
22
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
Dynamische Netzwerk-Architektur
je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
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Collaborative Virtual Engineering
23
Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
implementation
issues
participant
observable
issues
24
Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
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Collaborative Virtual Engineering
25
Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
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Collaborative Virtual Engineering
26
Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
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Collaborative Virtual Engineering
27
Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
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Collaborative Virtual Engineering
28
Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
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Collaborative Virtual Engineering
29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
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Collaborative Virtual Engineering
30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
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Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
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Installation
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Bild) notwendig
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Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
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Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
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Bild heisede
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von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
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Augenbrauenrunzeln
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mobilen Endgeraumlten
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Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
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Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
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Verlag Berlin 1995
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Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
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Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
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70736 Fellbach
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Vorteile 3D
universelle Sprache
Ablaumlufe und Prozesse darstellbar
intuitiv begreifbar je nach Ausgestaltung nah an
der Realitaumlt
die Umgebung kann in Echtzeit mit anderen
geteilt werden ndash auch uumlber Distanz die
Wahrnehmung der anderen ist erkennbar
Behandlung von explizitem und
implizitem Wissen moumlglich
Einzelaspekte der Kooperationsunterstuumltzung
Integration Daten Distanz Fachgrenzen Zeit
Essentiell
Vertrauen in die Guumlltigkeit der Modelle
bdquoheiligerldquo Datenmaster intensiv zu pflegen
Virtual Engineering
Bild Eversheim 1995 S 17
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Positionswissen was ist wo
Strukturwissen wie haumlngt was zusammen
Verhaltenswissen wie verhaumllt sich das System
Wie verhalte ich mich
Prozedurwissen welche Ablaumlufe bewirken was
Moumlglichkeiten des Lernens in
Virtuellen Umgebungen
raumlumliches Explorieren
konzeptuelles Lernen
Erlernen motorischer Faumlhigkeiten
prozedurales Lernen
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Bild HS Mannheim
Training Bedienung
Steuerung in Bergwerk
Test
Werkzeugeinsatz
Explorieren Cockpit
Landmaschine
Virtual Engineering
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
10
Virtual amp Augmented Environments for Concurrent Engineering
Technische Moumlglichkeiten
Planungstische
groszlige Displays
kollaborative Augmented Reality (AR)
verteilte Virtuelle Umgebungen
Bild Fh-IPA
Bild VDC
Bild VDC
Fabrikplanungstisch
Powerwall
Avatare in
verteilter
3D-Umgebung AR-Roundtable
Groszlige Displays Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs
Bild Fh-FIT
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
11
Planungstische
gleichzeitig verknuumlpfte 2D- und 3D-Sicht
(sinnvoll einsetzbar bei 2D-3D-Problem)
Projektion auf Tischflaumlche und
an WandLeinwand
Mehrbenutzer-System
z T Kloumltzchen als
Interaktionsmetaphern
oder Touch-Screen
gleichzeitig Layout
und Perspektive
Θ Interaktion bdquouumlber Kopfldquo z T nicht geloumlst
Θ Eingabe Buchstaben amp Zahlen
Bild Fh-IPA
Bild VDC
Bild Fh-IPA
Schema
Fabrikplanungstisch
2 Projektionen IR-Kamera
Arbeit am Planungstisch
OP-Anordnungsplanung
Interaktion Touch (links)
oder IR-getrackte Bricks
(rechts)
Planungstische
Bild Microsoft
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
12
Groszlige Displays
Powerwalls
DAS industrielle Standardsystem
nahezu beliebig skalierbar
Aufloumlsung nahezu beliebig
geeignet fuumlr Gruppenbesprechungen
Θ uU Installation amp Wartung
CAVEs
Zur Einnahme einer Innenperspektive
hohe Immersion
Θ prinzipiell Einzelnutzersystem (wg
Head Tracking) max Kleinstgruppen
Θ Installation Wartung
Θ Platzbedarf Kosten
Bild Imsys
Bild Fh-IPA
Bild Visenso
Mehrwand-
Projektionssystem
CAVE
Interaktion uumlber Menuumls
an einer Projektion
Powerwall
Imsys scale XL mit
41 Mio Pixeln auf
55 x 22m
Groszlige Displays
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
13
Groszlige Displays
1-Kanal Workbench
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
kompakt mechan Tracking
Θ Verfuumlgbarkeit
2-Kanal-Workbench (bdquoHoloBenchldquo)
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
sehr groszliges Sichtfeld abgedeckt
Θ zT groszlige Abmessungen
Θ Verfuumlgbarkeit
Bild Barco
Bild Barco
Bild Fh-IPA
Barco Baron
Barco Consul
Arbeit an einer
HoloBench
Groszlige Displays
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
14
Groszlige Displays
Flat angled Systems (Gewinkelte Wand)
Kompromiss zwischen CAVE u Powerwall
je nach Groumlszlige fuumlr Gruppen geeignet
relativ gute Immersion
relativ einfach einzurichten
Θ leichte Verzerrungen an den
Kanten fuumlr Nicht-Getrackte
Curved Screens (Sphaumlrische Displays)
zylinder- torusfoumlrmige Projektionsflaumlche
aufgrund Groumlszlige fuumlr Kleinstgruppen
gute Immersion
Θ schwierige Installation wg Verzerrungen
Uumlberblendungen (Edge Blending)
Bild Barco
Bild Meta VR
Bild Barco
Designreview
bei Miele
Joint Terminal Attack
Controller Training
Rehearsal System JTAC
Flugsimulator der
israelischen Luftwaffe
Groszlige Displays
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
15
Groszlige Displays aktuelle Entwicklungen
Display-Wand mit Lentikular-Systemen
(autostereoskopisches Verfahren)
Richtungsmultiplex
Mehrbenutzer-faumlhig
keine Brille
keine Kalibrierung
skalierbar
Θ fixe optimale Sichtbereiche
Θ optimale Sichtentfernung festgelegt
Θ spezielle Software
Θ reduzierte Aufloumlsung
Θ Stege
Bild www3d-forumscom
Bild Tridelity
Bild University of Illinois at Chicago
Schematische
Darstellung des
Verfahrens
Illustration
Wirkungsweise
Gekacheltes
autostereoskopisches
Display
Groszlige Displays
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Collaborative Virtual Engineering
16
Multi-Viewer Stereo
Problem aller immersiven Anwendungen
Headtracking verschafft nur 1 Person ein
korrektes Bild
Bewegungsparallaxe fortschreitendes
Zu- und Aufdecken Tiefenkriterium
Mehrbenutzer-Head Tracking
verschiedene Sichten fuumlr verschiedene
Betrachterpositionen muumlssen angezeigt
und getrennt werden
Verwendung vieler Zeitschlitze oder
Kombination Polfilter-Zeitmultiplex
(bislang nur fuumlr Projektionssysteme)
Head Tracking fuumlr viele Benutzer
Θ Helligkeitsverlust technischer Aufwand
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Uni Weimar
Verschiedene
Perspektiven aufgrund
verschiedener
Standpunkte
Sicht auf das
Projektionssystem
2 Perspektiven aufgrund
2 verschiedener
Standpunkte
6 separat getrackte
Betrachter vor
Powerwall
Groszlige Displays
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
17
Kollaborative Augmented Reality (AR)
AR Uumlberlagerung Sicht mit Computergrafik
Kontext-Sensitivitaumlt 3D oder Alphanumerik
Funktionen
Konsistenz-Checks digitales Modell ndash phys Welt
Anleitung Anweisung Prozessunterstuumltzung
Marketing Unterhaltung
Visualisierung Zeitversatz
Generierung eines gemeinsamen
Arbeitsraums mittels AR uumlber
gemeinsame Referenzierung
Kollaborationsfunktion per se
raumlumliche Verteilung moumlglich
Θ Realisierungen noch prototypisch
Bild TU Wien
Bilder National Geographic
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Head Mounted
Displays
AR mit Geo-
Referenzierung denkbar
Kollaborative AR
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Smart Phones Bild National Geographic
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Collaborative Virtual Engineering
18
Verteilte Virtuelle Umgebungen [Distributed Virtual Environments DVEs]
sind virtuelle Umgebungen in denen
mehrere Anwender miteinander in
Echtzeit interagieren
Teilnehmer koumlnnen durch
Avatare repraumlsentiert sein
neben Avataren koumlnnen auch
autonome Agenten anwesend sein
Teilnehmer koumlnnen miteinander
kommunizieren (sprachlich gestisch)
Interaktion mit anderen Teilnehmern
oder virtuellen Objekten
Bild ESI-Icido
Bild Uni Hannover
Bild Fh-IPA
Brillen-Metapher andere
Teilnehmer werden
lediglich uumlber deren
Brillen dargestellt
Nutzer und Avatar
stehen sich in CAVE
gegenuumlber
Verteilte VEs
Video-Conferencing
in 3D-Umgebung
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19
Verteilte Virtuelle Umgebungen
Fundamentale Konzepte
Latenz Verzoumlgerung mit
der gesendete Daten beim
Empfaumlnger ankommen
Bandbreite Menge der Daten die pro
Zeiteinheit uumlbertragen werden koumlnnen
Verlaumlsslichkeit Verlust
Korruption Einsehbarkeit
Netzwerkprotokoll
Netzwerkarchitekturen
Nadeloumlhre
Skalierbarkeit
lokale Intelligenz gezielte Multicasts
Client-Server-Architektur
Client-Server-Architektur
mit mehreren Servern
Peer-to-Peer-Architektur
Verteilte VEs
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Collaborative Virtual Engineering
20
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
Kernidee alle Teilnehmer in gleicher Umgebung anwesend Zustand muss fuumlr alle
Teilnehmer konsistent sein
Information wird auf einem Host erzeugt und auf einem anderen gespiegelt
durch Latenz bei der Uumlbertragung kann Information schon veraltet sein
ohne Synchronisation kann gespiegelter Information nur eingeschraumlnkt vertraut werden
konsistente Zustaumlnde koumlnnen nur durch Synchronisation erreicht werden
aber diese nur durch Verzicht auf hohe Update-Raten
-gt Widerspruch zwischen Schnelligkeit und Konsistenz
demnach sind verteilte virtuelle Umgebungen entweder dynamische Welten mit schnellen
Aumlnderungen oder konsistente Welten die allen Hosts identische Informationen bereitstellen
3 Ansaumltze zur Zustandsverwaltung
- Zentrale Informationshaltung
- Hochfrequente Informationsverteilung
- Zustandsvorhersage (Dead Reckoning)
Verteilte VEs
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Collaborative Virtual Engineering
21
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
1 Zentrale Informationshaltung
Zustand der virtuellen Umgebung wird zentral verwaltet
Schreibzugriff synchronisiert
Zentrale ist das Nadeloumlhr kann aber auch gezielt verteilen
2 Hochfrequente Informationsverteilung
Ziel schnelle Updates auf Kosten der netzwerkweiten Konsistenz
Zustaumlnde aller Hosts werden vollstaumlndig und haumlufig an alle anderen Hosts
geschickt
Problem Verhindern dass mehrere Hosts gleichzeitig dasselbe Objekt
manipulieren (zB uumlber Lock-Manager)
Verteilte VEs
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22
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
Dynamische Netzwerk-Architektur
je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
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23
Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
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implementation
issues
participant
observable
issues
24
Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
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25
Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
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26
Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
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27
Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
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28
Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
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29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
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30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
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31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
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32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
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34
Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
copy Kompetenzzentrum Virtuelle Realitaumlt und Kooperatives Engineering w V ndash Virtual Dimension Center VDC
35
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VDC Netzwerk fuumlr Virtual Engineering
Virtual Dimension Center (VDC)
Auberlenstr 13
70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
infovdc-fellbachde
wwwvdc-fellbachde
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Wissensmanagement in Virtuellen Umgebungen
Wissensarten in Virtuellen Umgebungen
Positionswissen was ist wo
Strukturwissen wie haumlngt was zusammen
Verhaltenswissen wie verhaumllt sich das System
Wie verhalte ich mich
Prozedurwissen welche Ablaumlufe bewirken was
Moumlglichkeiten des Lernens in
Virtuellen Umgebungen
raumlumliches Explorieren
konzeptuelles Lernen
Erlernen motorischer Faumlhigkeiten
prozedurales Lernen
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Bild HS Mannheim
Training Bedienung
Steuerung in Bergwerk
Test
Werkzeugeinsatz
Explorieren Cockpit
Landmaschine
Virtual Engineering
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Virtual amp Augmented Environments for Concurrent Engineering
Technische Moumlglichkeiten
Planungstische
groszlige Displays
kollaborative Augmented Reality (AR)
verteilte Virtuelle Umgebungen
Bild Fh-IPA
Bild VDC
Bild VDC
Fabrikplanungstisch
Powerwall
Avatare in
verteilter
3D-Umgebung AR-Roundtable
Groszlige Displays Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs
Bild Fh-FIT
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11
Planungstische
gleichzeitig verknuumlpfte 2D- und 3D-Sicht
(sinnvoll einsetzbar bei 2D-3D-Problem)
Projektion auf Tischflaumlche und
an WandLeinwand
Mehrbenutzer-System
z T Kloumltzchen als
Interaktionsmetaphern
oder Touch-Screen
gleichzeitig Layout
und Perspektive
Θ Interaktion bdquouumlber Kopfldquo z T nicht geloumlst
Θ Eingabe Buchstaben amp Zahlen
Bild Fh-IPA
Bild VDC
Bild Fh-IPA
Schema
Fabrikplanungstisch
2 Projektionen IR-Kamera
Arbeit am Planungstisch
OP-Anordnungsplanung
Interaktion Touch (links)
oder IR-getrackte Bricks
(rechts)
Planungstische
Bild Microsoft
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Groszlige Displays
Powerwalls
DAS industrielle Standardsystem
nahezu beliebig skalierbar
Aufloumlsung nahezu beliebig
geeignet fuumlr Gruppenbesprechungen
Θ uU Installation amp Wartung
CAVEs
Zur Einnahme einer Innenperspektive
hohe Immersion
Θ prinzipiell Einzelnutzersystem (wg
Head Tracking) max Kleinstgruppen
Θ Installation Wartung
Θ Platzbedarf Kosten
Bild Imsys
Bild Fh-IPA
Bild Visenso
Mehrwand-
Projektionssystem
CAVE
Interaktion uumlber Menuumls
an einer Projektion
Powerwall
Imsys scale XL mit
41 Mio Pixeln auf
55 x 22m
Groszlige Displays
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Groszlige Displays
1-Kanal Workbench
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
kompakt mechan Tracking
Θ Verfuumlgbarkeit
2-Kanal-Workbench (bdquoHoloBenchldquo)
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
sehr groszliges Sichtfeld abgedeckt
Θ zT groszlige Abmessungen
Θ Verfuumlgbarkeit
Bild Barco
Bild Barco
Bild Fh-IPA
Barco Baron
Barco Consul
Arbeit an einer
HoloBench
Groszlige Displays
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Groszlige Displays
Flat angled Systems (Gewinkelte Wand)
Kompromiss zwischen CAVE u Powerwall
je nach Groumlszlige fuumlr Gruppen geeignet
relativ gute Immersion
relativ einfach einzurichten
Θ leichte Verzerrungen an den
Kanten fuumlr Nicht-Getrackte
Curved Screens (Sphaumlrische Displays)
zylinder- torusfoumlrmige Projektionsflaumlche
aufgrund Groumlszlige fuumlr Kleinstgruppen
gute Immersion
Θ schwierige Installation wg Verzerrungen
Uumlberblendungen (Edge Blending)
Bild Barco
Bild Meta VR
Bild Barco
Designreview
bei Miele
Joint Terminal Attack
Controller Training
Rehearsal System JTAC
Flugsimulator der
israelischen Luftwaffe
Groszlige Displays
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Groszlige Displays aktuelle Entwicklungen
Display-Wand mit Lentikular-Systemen
(autostereoskopisches Verfahren)
Richtungsmultiplex
Mehrbenutzer-faumlhig
keine Brille
keine Kalibrierung
skalierbar
Θ fixe optimale Sichtbereiche
Θ optimale Sichtentfernung festgelegt
Θ spezielle Software
Θ reduzierte Aufloumlsung
Θ Stege
Bild www3d-forumscom
Bild Tridelity
Bild University of Illinois at Chicago
Schematische
Darstellung des
Verfahrens
Illustration
Wirkungsweise
Gekacheltes
autostereoskopisches
Display
Groszlige Displays
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
16
Multi-Viewer Stereo
Problem aller immersiven Anwendungen
Headtracking verschafft nur 1 Person ein
korrektes Bild
Bewegungsparallaxe fortschreitendes
Zu- und Aufdecken Tiefenkriterium
Mehrbenutzer-Head Tracking
verschiedene Sichten fuumlr verschiedene
Betrachterpositionen muumlssen angezeigt
und getrennt werden
Verwendung vieler Zeitschlitze oder
Kombination Polfilter-Zeitmultiplex
(bislang nur fuumlr Projektionssysteme)
Head Tracking fuumlr viele Benutzer
Θ Helligkeitsverlust technischer Aufwand
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Uni Weimar
Verschiedene
Perspektiven aufgrund
verschiedener
Standpunkte
Sicht auf das
Projektionssystem
2 Perspektiven aufgrund
2 verschiedener
Standpunkte
6 separat getrackte
Betrachter vor
Powerwall
Groszlige Displays
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Kollaborative Augmented Reality (AR)
AR Uumlberlagerung Sicht mit Computergrafik
Kontext-Sensitivitaumlt 3D oder Alphanumerik
Funktionen
Konsistenz-Checks digitales Modell ndash phys Welt
Anleitung Anweisung Prozessunterstuumltzung
Marketing Unterhaltung
Visualisierung Zeitversatz
Generierung eines gemeinsamen
Arbeitsraums mittels AR uumlber
gemeinsame Referenzierung
Kollaborationsfunktion per se
raumlumliche Verteilung moumlglich
Θ Realisierungen noch prototypisch
Bild TU Wien
Bilder National Geographic
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Head Mounted
Displays
AR mit Geo-
Referenzierung denkbar
Kollaborative AR
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Smart Phones Bild National Geographic
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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18
Verteilte Virtuelle Umgebungen [Distributed Virtual Environments DVEs]
sind virtuelle Umgebungen in denen
mehrere Anwender miteinander in
Echtzeit interagieren
Teilnehmer koumlnnen durch
Avatare repraumlsentiert sein
neben Avataren koumlnnen auch
autonome Agenten anwesend sein
Teilnehmer koumlnnen miteinander
kommunizieren (sprachlich gestisch)
Interaktion mit anderen Teilnehmern
oder virtuellen Objekten
Bild ESI-Icido
Bild Uni Hannover
Bild Fh-IPA
Brillen-Metapher andere
Teilnehmer werden
lediglich uumlber deren
Brillen dargestellt
Nutzer und Avatar
stehen sich in CAVE
gegenuumlber
Verteilte VEs
Video-Conferencing
in 3D-Umgebung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
19
Verteilte Virtuelle Umgebungen
Fundamentale Konzepte
Latenz Verzoumlgerung mit
der gesendete Daten beim
Empfaumlnger ankommen
Bandbreite Menge der Daten die pro
Zeiteinheit uumlbertragen werden koumlnnen
Verlaumlsslichkeit Verlust
Korruption Einsehbarkeit
Netzwerkprotokoll
Netzwerkarchitekturen
Nadeloumlhre
Skalierbarkeit
lokale Intelligenz gezielte Multicasts
Client-Server-Architektur
Client-Server-Architektur
mit mehreren Servern
Peer-to-Peer-Architektur
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
20
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
Kernidee alle Teilnehmer in gleicher Umgebung anwesend Zustand muss fuumlr alle
Teilnehmer konsistent sein
Information wird auf einem Host erzeugt und auf einem anderen gespiegelt
durch Latenz bei der Uumlbertragung kann Information schon veraltet sein
ohne Synchronisation kann gespiegelter Information nur eingeschraumlnkt vertraut werden
konsistente Zustaumlnde koumlnnen nur durch Synchronisation erreicht werden
aber diese nur durch Verzicht auf hohe Update-Raten
-gt Widerspruch zwischen Schnelligkeit und Konsistenz
demnach sind verteilte virtuelle Umgebungen entweder dynamische Welten mit schnellen
Aumlnderungen oder konsistente Welten die allen Hosts identische Informationen bereitstellen
3 Ansaumltze zur Zustandsverwaltung
- Zentrale Informationshaltung
- Hochfrequente Informationsverteilung
- Zustandsvorhersage (Dead Reckoning)
Verteilte VEs
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21
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
1 Zentrale Informationshaltung
Zustand der virtuellen Umgebung wird zentral verwaltet
Schreibzugriff synchronisiert
Zentrale ist das Nadeloumlhr kann aber auch gezielt verteilen
2 Hochfrequente Informationsverteilung
Ziel schnelle Updates auf Kosten der netzwerkweiten Konsistenz
Zustaumlnde aller Hosts werden vollstaumlndig und haumlufig an alle anderen Hosts
geschickt
Problem Verhindern dass mehrere Hosts gleichzeitig dasselbe Objekt
manipulieren (zB uumlber Lock-Manager)
Verteilte VEs
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22
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
Dynamische Netzwerk-Architektur
je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
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23
Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
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implementation
issues
participant
observable
issues
24
Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
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25
Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
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26
Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
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Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
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Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
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Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
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30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
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Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
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Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
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33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
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34
Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
copy Kompetenzzentrum Virtuelle Realitaumlt und Kooperatives Engineering w V ndash Virtual Dimension Center VDC
35
Das Thema interessiert Sie
und Sie suchen nach Umsetzungspartnern Sprechen Sie mit uns
VDC Netzwerk fuumlr Virtual Engineering
Virtual Dimension Center (VDC)
Auberlenstr 13
70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
infovdc-fellbachde
wwwvdc-fellbachde
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Virtual amp Augmented Environments for Concurrent Engineering
Technische Moumlglichkeiten
Planungstische
groszlige Displays
kollaborative Augmented Reality (AR)
verteilte Virtuelle Umgebungen
Bild Fh-IPA
Bild VDC
Bild VDC
Fabrikplanungstisch
Powerwall
Avatare in
verteilter
3D-Umgebung AR-Roundtable
Groszlige Displays Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs
Bild Fh-FIT
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Planungstische
gleichzeitig verknuumlpfte 2D- und 3D-Sicht
(sinnvoll einsetzbar bei 2D-3D-Problem)
Projektion auf Tischflaumlche und
an WandLeinwand
Mehrbenutzer-System
z T Kloumltzchen als
Interaktionsmetaphern
oder Touch-Screen
gleichzeitig Layout
und Perspektive
Θ Interaktion bdquouumlber Kopfldquo z T nicht geloumlst
Θ Eingabe Buchstaben amp Zahlen
Bild Fh-IPA
Bild VDC
Bild Fh-IPA
Schema
Fabrikplanungstisch
2 Projektionen IR-Kamera
Arbeit am Planungstisch
OP-Anordnungsplanung
Interaktion Touch (links)
oder IR-getrackte Bricks
(rechts)
Planungstische
Bild Microsoft
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Groszlige Displays
Powerwalls
DAS industrielle Standardsystem
nahezu beliebig skalierbar
Aufloumlsung nahezu beliebig
geeignet fuumlr Gruppenbesprechungen
Θ uU Installation amp Wartung
CAVEs
Zur Einnahme einer Innenperspektive
hohe Immersion
Θ prinzipiell Einzelnutzersystem (wg
Head Tracking) max Kleinstgruppen
Θ Installation Wartung
Θ Platzbedarf Kosten
Bild Imsys
Bild Fh-IPA
Bild Visenso
Mehrwand-
Projektionssystem
CAVE
Interaktion uumlber Menuumls
an einer Projektion
Powerwall
Imsys scale XL mit
41 Mio Pixeln auf
55 x 22m
Groszlige Displays
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Groszlige Displays
1-Kanal Workbench
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
kompakt mechan Tracking
Θ Verfuumlgbarkeit
2-Kanal-Workbench (bdquoHoloBenchldquo)
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
sehr groszliges Sichtfeld abgedeckt
Θ zT groszlige Abmessungen
Θ Verfuumlgbarkeit
Bild Barco
Bild Barco
Bild Fh-IPA
Barco Baron
Barco Consul
Arbeit an einer
HoloBench
Groszlige Displays
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Groszlige Displays
Flat angled Systems (Gewinkelte Wand)
Kompromiss zwischen CAVE u Powerwall
je nach Groumlszlige fuumlr Gruppen geeignet
relativ gute Immersion
relativ einfach einzurichten
Θ leichte Verzerrungen an den
Kanten fuumlr Nicht-Getrackte
Curved Screens (Sphaumlrische Displays)
zylinder- torusfoumlrmige Projektionsflaumlche
aufgrund Groumlszlige fuumlr Kleinstgruppen
gute Immersion
Θ schwierige Installation wg Verzerrungen
Uumlberblendungen (Edge Blending)
Bild Barco
Bild Meta VR
Bild Barco
Designreview
bei Miele
Joint Terminal Attack
Controller Training
Rehearsal System JTAC
Flugsimulator der
israelischen Luftwaffe
Groszlige Displays
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Groszlige Displays aktuelle Entwicklungen
Display-Wand mit Lentikular-Systemen
(autostereoskopisches Verfahren)
Richtungsmultiplex
Mehrbenutzer-faumlhig
keine Brille
keine Kalibrierung
skalierbar
Θ fixe optimale Sichtbereiche
Θ optimale Sichtentfernung festgelegt
Θ spezielle Software
Θ reduzierte Aufloumlsung
Θ Stege
Bild www3d-forumscom
Bild Tridelity
Bild University of Illinois at Chicago
Schematische
Darstellung des
Verfahrens
Illustration
Wirkungsweise
Gekacheltes
autostereoskopisches
Display
Groszlige Displays
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Multi-Viewer Stereo
Problem aller immersiven Anwendungen
Headtracking verschafft nur 1 Person ein
korrektes Bild
Bewegungsparallaxe fortschreitendes
Zu- und Aufdecken Tiefenkriterium
Mehrbenutzer-Head Tracking
verschiedene Sichten fuumlr verschiedene
Betrachterpositionen muumlssen angezeigt
und getrennt werden
Verwendung vieler Zeitschlitze oder
Kombination Polfilter-Zeitmultiplex
(bislang nur fuumlr Projektionssysteme)
Head Tracking fuumlr viele Benutzer
Θ Helligkeitsverlust technischer Aufwand
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Uni Weimar
Verschiedene
Perspektiven aufgrund
verschiedener
Standpunkte
Sicht auf das
Projektionssystem
2 Perspektiven aufgrund
2 verschiedener
Standpunkte
6 separat getrackte
Betrachter vor
Powerwall
Groszlige Displays
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Kollaborative Augmented Reality (AR)
AR Uumlberlagerung Sicht mit Computergrafik
Kontext-Sensitivitaumlt 3D oder Alphanumerik
Funktionen
Konsistenz-Checks digitales Modell ndash phys Welt
Anleitung Anweisung Prozessunterstuumltzung
Marketing Unterhaltung
Visualisierung Zeitversatz
Generierung eines gemeinsamen
Arbeitsraums mittels AR uumlber
gemeinsame Referenzierung
Kollaborationsfunktion per se
raumlumliche Verteilung moumlglich
Θ Realisierungen noch prototypisch
Bild TU Wien
Bilder National Geographic
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Head Mounted
Displays
AR mit Geo-
Referenzierung denkbar
Kollaborative AR
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Smart Phones Bild National Geographic
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Verteilte Virtuelle Umgebungen [Distributed Virtual Environments DVEs]
sind virtuelle Umgebungen in denen
mehrere Anwender miteinander in
Echtzeit interagieren
Teilnehmer koumlnnen durch
Avatare repraumlsentiert sein
neben Avataren koumlnnen auch
autonome Agenten anwesend sein
Teilnehmer koumlnnen miteinander
kommunizieren (sprachlich gestisch)
Interaktion mit anderen Teilnehmern
oder virtuellen Objekten
Bild ESI-Icido
Bild Uni Hannover
Bild Fh-IPA
Brillen-Metapher andere
Teilnehmer werden
lediglich uumlber deren
Brillen dargestellt
Nutzer und Avatar
stehen sich in CAVE
gegenuumlber
Verteilte VEs
Video-Conferencing
in 3D-Umgebung
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Verteilte Virtuelle Umgebungen
Fundamentale Konzepte
Latenz Verzoumlgerung mit
der gesendete Daten beim
Empfaumlnger ankommen
Bandbreite Menge der Daten die pro
Zeiteinheit uumlbertragen werden koumlnnen
Verlaumlsslichkeit Verlust
Korruption Einsehbarkeit
Netzwerkprotokoll
Netzwerkarchitekturen
Nadeloumlhre
Skalierbarkeit
lokale Intelligenz gezielte Multicasts
Client-Server-Architektur
Client-Server-Architektur
mit mehreren Servern
Peer-to-Peer-Architektur
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
Kernidee alle Teilnehmer in gleicher Umgebung anwesend Zustand muss fuumlr alle
Teilnehmer konsistent sein
Information wird auf einem Host erzeugt und auf einem anderen gespiegelt
durch Latenz bei der Uumlbertragung kann Information schon veraltet sein
ohne Synchronisation kann gespiegelter Information nur eingeschraumlnkt vertraut werden
konsistente Zustaumlnde koumlnnen nur durch Synchronisation erreicht werden
aber diese nur durch Verzicht auf hohe Update-Raten
-gt Widerspruch zwischen Schnelligkeit und Konsistenz
demnach sind verteilte virtuelle Umgebungen entweder dynamische Welten mit schnellen
Aumlnderungen oder konsistente Welten die allen Hosts identische Informationen bereitstellen
3 Ansaumltze zur Zustandsverwaltung
- Zentrale Informationshaltung
- Hochfrequente Informationsverteilung
- Zustandsvorhersage (Dead Reckoning)
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
1 Zentrale Informationshaltung
Zustand der virtuellen Umgebung wird zentral verwaltet
Schreibzugriff synchronisiert
Zentrale ist das Nadeloumlhr kann aber auch gezielt verteilen
2 Hochfrequente Informationsverteilung
Ziel schnelle Updates auf Kosten der netzwerkweiten Konsistenz
Zustaumlnde aller Hosts werden vollstaumlndig und haumlufig an alle anderen Hosts
geschickt
Problem Verhindern dass mehrere Hosts gleichzeitig dasselbe Objekt
manipulieren (zB uumlber Lock-Manager)
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
Dynamische Netzwerk-Architektur
je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
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Collaborative Virtual Engineering
implementation
issues
participant
observable
issues
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Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
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Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
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Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
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Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
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Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
34
Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
copy Kompetenzzentrum Virtuelle Realitaumlt und Kooperatives Engineering w V ndash Virtual Dimension Center VDC
35
Das Thema interessiert Sie
und Sie suchen nach Umsetzungspartnern Sprechen Sie mit uns
VDC Netzwerk fuumlr Virtual Engineering
Virtual Dimension Center (VDC)
Auberlenstr 13
70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
infovdc-fellbachde
wwwvdc-fellbachde
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
11
Planungstische
gleichzeitig verknuumlpfte 2D- und 3D-Sicht
(sinnvoll einsetzbar bei 2D-3D-Problem)
Projektion auf Tischflaumlche und
an WandLeinwand
Mehrbenutzer-System
z T Kloumltzchen als
Interaktionsmetaphern
oder Touch-Screen
gleichzeitig Layout
und Perspektive
Θ Interaktion bdquouumlber Kopfldquo z T nicht geloumlst
Θ Eingabe Buchstaben amp Zahlen
Bild Fh-IPA
Bild VDC
Bild Fh-IPA
Schema
Fabrikplanungstisch
2 Projektionen IR-Kamera
Arbeit am Planungstisch
OP-Anordnungsplanung
Interaktion Touch (links)
oder IR-getrackte Bricks
(rechts)
Planungstische
Bild Microsoft
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
12
Groszlige Displays
Powerwalls
DAS industrielle Standardsystem
nahezu beliebig skalierbar
Aufloumlsung nahezu beliebig
geeignet fuumlr Gruppenbesprechungen
Θ uU Installation amp Wartung
CAVEs
Zur Einnahme einer Innenperspektive
hohe Immersion
Θ prinzipiell Einzelnutzersystem (wg
Head Tracking) max Kleinstgruppen
Θ Installation Wartung
Θ Platzbedarf Kosten
Bild Imsys
Bild Fh-IPA
Bild Visenso
Mehrwand-
Projektionssystem
CAVE
Interaktion uumlber Menuumls
an einer Projektion
Powerwall
Imsys scale XL mit
41 Mio Pixeln auf
55 x 22m
Groszlige Displays
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
13
Groszlige Displays
1-Kanal Workbench
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
kompakt mechan Tracking
Θ Verfuumlgbarkeit
2-Kanal-Workbench (bdquoHoloBenchldquo)
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
sehr groszliges Sichtfeld abgedeckt
Θ zT groszlige Abmessungen
Θ Verfuumlgbarkeit
Bild Barco
Bild Barco
Bild Fh-IPA
Barco Baron
Barco Consul
Arbeit an einer
HoloBench
Groszlige Displays
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
14
Groszlige Displays
Flat angled Systems (Gewinkelte Wand)
Kompromiss zwischen CAVE u Powerwall
je nach Groumlszlige fuumlr Gruppen geeignet
relativ gute Immersion
relativ einfach einzurichten
Θ leichte Verzerrungen an den
Kanten fuumlr Nicht-Getrackte
Curved Screens (Sphaumlrische Displays)
zylinder- torusfoumlrmige Projektionsflaumlche
aufgrund Groumlszlige fuumlr Kleinstgruppen
gute Immersion
Θ schwierige Installation wg Verzerrungen
Uumlberblendungen (Edge Blending)
Bild Barco
Bild Meta VR
Bild Barco
Designreview
bei Miele
Joint Terminal Attack
Controller Training
Rehearsal System JTAC
Flugsimulator der
israelischen Luftwaffe
Groszlige Displays
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
15
Groszlige Displays aktuelle Entwicklungen
Display-Wand mit Lentikular-Systemen
(autostereoskopisches Verfahren)
Richtungsmultiplex
Mehrbenutzer-faumlhig
keine Brille
keine Kalibrierung
skalierbar
Θ fixe optimale Sichtbereiche
Θ optimale Sichtentfernung festgelegt
Θ spezielle Software
Θ reduzierte Aufloumlsung
Θ Stege
Bild www3d-forumscom
Bild Tridelity
Bild University of Illinois at Chicago
Schematische
Darstellung des
Verfahrens
Illustration
Wirkungsweise
Gekacheltes
autostereoskopisches
Display
Groszlige Displays
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Collaborative Virtual Engineering
16
Multi-Viewer Stereo
Problem aller immersiven Anwendungen
Headtracking verschafft nur 1 Person ein
korrektes Bild
Bewegungsparallaxe fortschreitendes
Zu- und Aufdecken Tiefenkriterium
Mehrbenutzer-Head Tracking
verschiedene Sichten fuumlr verschiedene
Betrachterpositionen muumlssen angezeigt
und getrennt werden
Verwendung vieler Zeitschlitze oder
Kombination Polfilter-Zeitmultiplex
(bislang nur fuumlr Projektionssysteme)
Head Tracking fuumlr viele Benutzer
Θ Helligkeitsverlust technischer Aufwand
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Uni Weimar
Verschiedene
Perspektiven aufgrund
verschiedener
Standpunkte
Sicht auf das
Projektionssystem
2 Perspektiven aufgrund
2 verschiedener
Standpunkte
6 separat getrackte
Betrachter vor
Powerwall
Groszlige Displays
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Collaborative Virtual Engineering
17
Kollaborative Augmented Reality (AR)
AR Uumlberlagerung Sicht mit Computergrafik
Kontext-Sensitivitaumlt 3D oder Alphanumerik
Funktionen
Konsistenz-Checks digitales Modell ndash phys Welt
Anleitung Anweisung Prozessunterstuumltzung
Marketing Unterhaltung
Visualisierung Zeitversatz
Generierung eines gemeinsamen
Arbeitsraums mittels AR uumlber
gemeinsame Referenzierung
Kollaborationsfunktion per se
raumlumliche Verteilung moumlglich
Θ Realisierungen noch prototypisch
Bild TU Wien
Bilder National Geographic
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Head Mounted
Displays
AR mit Geo-
Referenzierung denkbar
Kollaborative AR
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Smart Phones Bild National Geographic
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Collaborative Virtual Engineering
18
Verteilte Virtuelle Umgebungen [Distributed Virtual Environments DVEs]
sind virtuelle Umgebungen in denen
mehrere Anwender miteinander in
Echtzeit interagieren
Teilnehmer koumlnnen durch
Avatare repraumlsentiert sein
neben Avataren koumlnnen auch
autonome Agenten anwesend sein
Teilnehmer koumlnnen miteinander
kommunizieren (sprachlich gestisch)
Interaktion mit anderen Teilnehmern
oder virtuellen Objekten
Bild ESI-Icido
Bild Uni Hannover
Bild Fh-IPA
Brillen-Metapher andere
Teilnehmer werden
lediglich uumlber deren
Brillen dargestellt
Nutzer und Avatar
stehen sich in CAVE
gegenuumlber
Verteilte VEs
Video-Conferencing
in 3D-Umgebung
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Collaborative Virtual Engineering
19
Verteilte Virtuelle Umgebungen
Fundamentale Konzepte
Latenz Verzoumlgerung mit
der gesendete Daten beim
Empfaumlnger ankommen
Bandbreite Menge der Daten die pro
Zeiteinheit uumlbertragen werden koumlnnen
Verlaumlsslichkeit Verlust
Korruption Einsehbarkeit
Netzwerkprotokoll
Netzwerkarchitekturen
Nadeloumlhre
Skalierbarkeit
lokale Intelligenz gezielte Multicasts
Client-Server-Architektur
Client-Server-Architektur
mit mehreren Servern
Peer-to-Peer-Architektur
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
20
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
Kernidee alle Teilnehmer in gleicher Umgebung anwesend Zustand muss fuumlr alle
Teilnehmer konsistent sein
Information wird auf einem Host erzeugt und auf einem anderen gespiegelt
durch Latenz bei der Uumlbertragung kann Information schon veraltet sein
ohne Synchronisation kann gespiegelter Information nur eingeschraumlnkt vertraut werden
konsistente Zustaumlnde koumlnnen nur durch Synchronisation erreicht werden
aber diese nur durch Verzicht auf hohe Update-Raten
-gt Widerspruch zwischen Schnelligkeit und Konsistenz
demnach sind verteilte virtuelle Umgebungen entweder dynamische Welten mit schnellen
Aumlnderungen oder konsistente Welten die allen Hosts identische Informationen bereitstellen
3 Ansaumltze zur Zustandsverwaltung
- Zentrale Informationshaltung
- Hochfrequente Informationsverteilung
- Zustandsvorhersage (Dead Reckoning)
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
21
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
1 Zentrale Informationshaltung
Zustand der virtuellen Umgebung wird zentral verwaltet
Schreibzugriff synchronisiert
Zentrale ist das Nadeloumlhr kann aber auch gezielt verteilen
2 Hochfrequente Informationsverteilung
Ziel schnelle Updates auf Kosten der netzwerkweiten Konsistenz
Zustaumlnde aller Hosts werden vollstaumlndig und haumlufig an alle anderen Hosts
geschickt
Problem Verhindern dass mehrere Hosts gleichzeitig dasselbe Objekt
manipulieren (zB uumlber Lock-Manager)
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
22
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
Dynamische Netzwerk-Architektur
je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
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Collaborative Virtual Engineering
23
Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
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Collaborative Virtual Engineering
implementation
issues
participant
observable
issues
24
Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
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Collaborative Virtual Engineering
25
Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
26
Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
27
Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
28
Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
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Collaborative Virtual Engineering
30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
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Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
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32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
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Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
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Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
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70736 Fellbach
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wwwvdc-fellbachde
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Groszlige Displays
Powerwalls
DAS industrielle Standardsystem
nahezu beliebig skalierbar
Aufloumlsung nahezu beliebig
geeignet fuumlr Gruppenbesprechungen
Θ uU Installation amp Wartung
CAVEs
Zur Einnahme einer Innenperspektive
hohe Immersion
Θ prinzipiell Einzelnutzersystem (wg
Head Tracking) max Kleinstgruppen
Θ Installation Wartung
Θ Platzbedarf Kosten
Bild Imsys
Bild Fh-IPA
Bild Visenso
Mehrwand-
Projektionssystem
CAVE
Interaktion uumlber Menuumls
an einer Projektion
Powerwall
Imsys scale XL mit
41 Mio Pixeln auf
55 x 22m
Groszlige Displays
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Groszlige Displays
1-Kanal Workbench
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
kompakt mechan Tracking
Θ Verfuumlgbarkeit
2-Kanal-Workbench (bdquoHoloBenchldquo)
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
sehr groszliges Sichtfeld abgedeckt
Θ zT groszlige Abmessungen
Θ Verfuumlgbarkeit
Bild Barco
Bild Barco
Bild Fh-IPA
Barco Baron
Barco Consul
Arbeit an einer
HoloBench
Groszlige Displays
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Groszlige Displays
Flat angled Systems (Gewinkelte Wand)
Kompromiss zwischen CAVE u Powerwall
je nach Groumlszlige fuumlr Gruppen geeignet
relativ gute Immersion
relativ einfach einzurichten
Θ leichte Verzerrungen an den
Kanten fuumlr Nicht-Getrackte
Curved Screens (Sphaumlrische Displays)
zylinder- torusfoumlrmige Projektionsflaumlche
aufgrund Groumlszlige fuumlr Kleinstgruppen
gute Immersion
Θ schwierige Installation wg Verzerrungen
Uumlberblendungen (Edge Blending)
Bild Barco
Bild Meta VR
Bild Barco
Designreview
bei Miele
Joint Terminal Attack
Controller Training
Rehearsal System JTAC
Flugsimulator der
israelischen Luftwaffe
Groszlige Displays
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Groszlige Displays aktuelle Entwicklungen
Display-Wand mit Lentikular-Systemen
(autostereoskopisches Verfahren)
Richtungsmultiplex
Mehrbenutzer-faumlhig
keine Brille
keine Kalibrierung
skalierbar
Θ fixe optimale Sichtbereiche
Θ optimale Sichtentfernung festgelegt
Θ spezielle Software
Θ reduzierte Aufloumlsung
Θ Stege
Bild www3d-forumscom
Bild Tridelity
Bild University of Illinois at Chicago
Schematische
Darstellung des
Verfahrens
Illustration
Wirkungsweise
Gekacheltes
autostereoskopisches
Display
Groszlige Displays
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Multi-Viewer Stereo
Problem aller immersiven Anwendungen
Headtracking verschafft nur 1 Person ein
korrektes Bild
Bewegungsparallaxe fortschreitendes
Zu- und Aufdecken Tiefenkriterium
Mehrbenutzer-Head Tracking
verschiedene Sichten fuumlr verschiedene
Betrachterpositionen muumlssen angezeigt
und getrennt werden
Verwendung vieler Zeitschlitze oder
Kombination Polfilter-Zeitmultiplex
(bislang nur fuumlr Projektionssysteme)
Head Tracking fuumlr viele Benutzer
Θ Helligkeitsverlust technischer Aufwand
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Uni Weimar
Verschiedene
Perspektiven aufgrund
verschiedener
Standpunkte
Sicht auf das
Projektionssystem
2 Perspektiven aufgrund
2 verschiedener
Standpunkte
6 separat getrackte
Betrachter vor
Powerwall
Groszlige Displays
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
17
Kollaborative Augmented Reality (AR)
AR Uumlberlagerung Sicht mit Computergrafik
Kontext-Sensitivitaumlt 3D oder Alphanumerik
Funktionen
Konsistenz-Checks digitales Modell ndash phys Welt
Anleitung Anweisung Prozessunterstuumltzung
Marketing Unterhaltung
Visualisierung Zeitversatz
Generierung eines gemeinsamen
Arbeitsraums mittels AR uumlber
gemeinsame Referenzierung
Kollaborationsfunktion per se
raumlumliche Verteilung moumlglich
Θ Realisierungen noch prototypisch
Bild TU Wien
Bilder National Geographic
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Head Mounted
Displays
AR mit Geo-
Referenzierung denkbar
Kollaborative AR
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Smart Phones Bild National Geographic
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
18
Verteilte Virtuelle Umgebungen [Distributed Virtual Environments DVEs]
sind virtuelle Umgebungen in denen
mehrere Anwender miteinander in
Echtzeit interagieren
Teilnehmer koumlnnen durch
Avatare repraumlsentiert sein
neben Avataren koumlnnen auch
autonome Agenten anwesend sein
Teilnehmer koumlnnen miteinander
kommunizieren (sprachlich gestisch)
Interaktion mit anderen Teilnehmern
oder virtuellen Objekten
Bild ESI-Icido
Bild Uni Hannover
Bild Fh-IPA
Brillen-Metapher andere
Teilnehmer werden
lediglich uumlber deren
Brillen dargestellt
Nutzer und Avatar
stehen sich in CAVE
gegenuumlber
Verteilte VEs
Video-Conferencing
in 3D-Umgebung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
19
Verteilte Virtuelle Umgebungen
Fundamentale Konzepte
Latenz Verzoumlgerung mit
der gesendete Daten beim
Empfaumlnger ankommen
Bandbreite Menge der Daten die pro
Zeiteinheit uumlbertragen werden koumlnnen
Verlaumlsslichkeit Verlust
Korruption Einsehbarkeit
Netzwerkprotokoll
Netzwerkarchitekturen
Nadeloumlhre
Skalierbarkeit
lokale Intelligenz gezielte Multicasts
Client-Server-Architektur
Client-Server-Architektur
mit mehreren Servern
Peer-to-Peer-Architektur
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
20
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
Kernidee alle Teilnehmer in gleicher Umgebung anwesend Zustand muss fuumlr alle
Teilnehmer konsistent sein
Information wird auf einem Host erzeugt und auf einem anderen gespiegelt
durch Latenz bei der Uumlbertragung kann Information schon veraltet sein
ohne Synchronisation kann gespiegelter Information nur eingeschraumlnkt vertraut werden
konsistente Zustaumlnde koumlnnen nur durch Synchronisation erreicht werden
aber diese nur durch Verzicht auf hohe Update-Raten
-gt Widerspruch zwischen Schnelligkeit und Konsistenz
demnach sind verteilte virtuelle Umgebungen entweder dynamische Welten mit schnellen
Aumlnderungen oder konsistente Welten die allen Hosts identische Informationen bereitstellen
3 Ansaumltze zur Zustandsverwaltung
- Zentrale Informationshaltung
- Hochfrequente Informationsverteilung
- Zustandsvorhersage (Dead Reckoning)
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
21
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
1 Zentrale Informationshaltung
Zustand der virtuellen Umgebung wird zentral verwaltet
Schreibzugriff synchronisiert
Zentrale ist das Nadeloumlhr kann aber auch gezielt verteilen
2 Hochfrequente Informationsverteilung
Ziel schnelle Updates auf Kosten der netzwerkweiten Konsistenz
Zustaumlnde aller Hosts werden vollstaumlndig und haumlufig an alle anderen Hosts
geschickt
Problem Verhindern dass mehrere Hosts gleichzeitig dasselbe Objekt
manipulieren (zB uumlber Lock-Manager)
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
22
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
Dynamische Netzwerk-Architektur
je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
23
Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
implementation
issues
participant
observable
issues
24
Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
25
Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
26
Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
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27
Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
28
Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
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31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
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32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
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33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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34
Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
copy Kompetenzzentrum Virtuelle Realitaumlt und Kooperatives Engineering w V ndash Virtual Dimension Center VDC
35
Das Thema interessiert Sie
und Sie suchen nach Umsetzungspartnern Sprechen Sie mit uns
VDC Netzwerk fuumlr Virtual Engineering
Virtual Dimension Center (VDC)
Auberlenstr 13
70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
infovdc-fellbachde
wwwvdc-fellbachde
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13
Groszlige Displays
1-Kanal Workbench
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
kompakt mechan Tracking
Θ Verfuumlgbarkeit
2-Kanal-Workbench (bdquoHoloBenchldquo)
fuumlr Produktuntersuchungen
fuumlr 2-4 Personen
sehr groszliges Sichtfeld abgedeckt
Θ zT groszlige Abmessungen
Θ Verfuumlgbarkeit
Bild Barco
Bild Barco
Bild Fh-IPA
Barco Baron
Barco Consul
Arbeit an einer
HoloBench
Groszlige Displays
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14
Groszlige Displays
Flat angled Systems (Gewinkelte Wand)
Kompromiss zwischen CAVE u Powerwall
je nach Groumlszlige fuumlr Gruppen geeignet
relativ gute Immersion
relativ einfach einzurichten
Θ leichte Verzerrungen an den
Kanten fuumlr Nicht-Getrackte
Curved Screens (Sphaumlrische Displays)
zylinder- torusfoumlrmige Projektionsflaumlche
aufgrund Groumlszlige fuumlr Kleinstgruppen
gute Immersion
Θ schwierige Installation wg Verzerrungen
Uumlberblendungen (Edge Blending)
Bild Barco
Bild Meta VR
Bild Barco
Designreview
bei Miele
Joint Terminal Attack
Controller Training
Rehearsal System JTAC
Flugsimulator der
israelischen Luftwaffe
Groszlige Displays
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Groszlige Displays aktuelle Entwicklungen
Display-Wand mit Lentikular-Systemen
(autostereoskopisches Verfahren)
Richtungsmultiplex
Mehrbenutzer-faumlhig
keine Brille
keine Kalibrierung
skalierbar
Θ fixe optimale Sichtbereiche
Θ optimale Sichtentfernung festgelegt
Θ spezielle Software
Θ reduzierte Aufloumlsung
Θ Stege
Bild www3d-forumscom
Bild Tridelity
Bild University of Illinois at Chicago
Schematische
Darstellung des
Verfahrens
Illustration
Wirkungsweise
Gekacheltes
autostereoskopisches
Display
Groszlige Displays
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Multi-Viewer Stereo
Problem aller immersiven Anwendungen
Headtracking verschafft nur 1 Person ein
korrektes Bild
Bewegungsparallaxe fortschreitendes
Zu- und Aufdecken Tiefenkriterium
Mehrbenutzer-Head Tracking
verschiedene Sichten fuumlr verschiedene
Betrachterpositionen muumlssen angezeigt
und getrennt werden
Verwendung vieler Zeitschlitze oder
Kombination Polfilter-Zeitmultiplex
(bislang nur fuumlr Projektionssysteme)
Head Tracking fuumlr viele Benutzer
Θ Helligkeitsverlust technischer Aufwand
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Uni Weimar
Verschiedene
Perspektiven aufgrund
verschiedener
Standpunkte
Sicht auf das
Projektionssystem
2 Perspektiven aufgrund
2 verschiedener
Standpunkte
6 separat getrackte
Betrachter vor
Powerwall
Groszlige Displays
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Kollaborative Augmented Reality (AR)
AR Uumlberlagerung Sicht mit Computergrafik
Kontext-Sensitivitaumlt 3D oder Alphanumerik
Funktionen
Konsistenz-Checks digitales Modell ndash phys Welt
Anleitung Anweisung Prozessunterstuumltzung
Marketing Unterhaltung
Visualisierung Zeitversatz
Generierung eines gemeinsamen
Arbeitsraums mittels AR uumlber
gemeinsame Referenzierung
Kollaborationsfunktion per se
raumlumliche Verteilung moumlglich
Θ Realisierungen noch prototypisch
Bild TU Wien
Bilder National Geographic
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Head Mounted
Displays
AR mit Geo-
Referenzierung denkbar
Kollaborative AR
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Smart Phones Bild National Geographic
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Verteilte Virtuelle Umgebungen [Distributed Virtual Environments DVEs]
sind virtuelle Umgebungen in denen
mehrere Anwender miteinander in
Echtzeit interagieren
Teilnehmer koumlnnen durch
Avatare repraumlsentiert sein
neben Avataren koumlnnen auch
autonome Agenten anwesend sein
Teilnehmer koumlnnen miteinander
kommunizieren (sprachlich gestisch)
Interaktion mit anderen Teilnehmern
oder virtuellen Objekten
Bild ESI-Icido
Bild Uni Hannover
Bild Fh-IPA
Brillen-Metapher andere
Teilnehmer werden
lediglich uumlber deren
Brillen dargestellt
Nutzer und Avatar
stehen sich in CAVE
gegenuumlber
Verteilte VEs
Video-Conferencing
in 3D-Umgebung
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Verteilte Virtuelle Umgebungen
Fundamentale Konzepte
Latenz Verzoumlgerung mit
der gesendete Daten beim
Empfaumlnger ankommen
Bandbreite Menge der Daten die pro
Zeiteinheit uumlbertragen werden koumlnnen
Verlaumlsslichkeit Verlust
Korruption Einsehbarkeit
Netzwerkprotokoll
Netzwerkarchitekturen
Nadeloumlhre
Skalierbarkeit
lokale Intelligenz gezielte Multicasts
Client-Server-Architektur
Client-Server-Architektur
mit mehreren Servern
Peer-to-Peer-Architektur
Verteilte VEs
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20
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
Kernidee alle Teilnehmer in gleicher Umgebung anwesend Zustand muss fuumlr alle
Teilnehmer konsistent sein
Information wird auf einem Host erzeugt und auf einem anderen gespiegelt
durch Latenz bei der Uumlbertragung kann Information schon veraltet sein
ohne Synchronisation kann gespiegelter Information nur eingeschraumlnkt vertraut werden
konsistente Zustaumlnde koumlnnen nur durch Synchronisation erreicht werden
aber diese nur durch Verzicht auf hohe Update-Raten
-gt Widerspruch zwischen Schnelligkeit und Konsistenz
demnach sind verteilte virtuelle Umgebungen entweder dynamische Welten mit schnellen
Aumlnderungen oder konsistente Welten die allen Hosts identische Informationen bereitstellen
3 Ansaumltze zur Zustandsverwaltung
- Zentrale Informationshaltung
- Hochfrequente Informationsverteilung
- Zustandsvorhersage (Dead Reckoning)
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
1 Zentrale Informationshaltung
Zustand der virtuellen Umgebung wird zentral verwaltet
Schreibzugriff synchronisiert
Zentrale ist das Nadeloumlhr kann aber auch gezielt verteilen
2 Hochfrequente Informationsverteilung
Ziel schnelle Updates auf Kosten der netzwerkweiten Konsistenz
Zustaumlnde aller Hosts werden vollstaumlndig und haumlufig an alle anderen Hosts
geschickt
Problem Verhindern dass mehrere Hosts gleichzeitig dasselbe Objekt
manipulieren (zB uumlber Lock-Manager)
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
22
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
Dynamische Netzwerk-Architektur
je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
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Collaborative Virtual Engineering
implementation
issues
participant
observable
issues
24
Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
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25
Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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26
Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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27
Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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28
Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
34
Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
copy Kompetenzzentrum Virtuelle Realitaumlt und Kooperatives Engineering w V ndash Virtual Dimension Center VDC
35
Das Thema interessiert Sie
und Sie suchen nach Umsetzungspartnern Sprechen Sie mit uns
VDC Netzwerk fuumlr Virtual Engineering
Virtual Dimension Center (VDC)
Auberlenstr 13
70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
infovdc-fellbachde
wwwvdc-fellbachde
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
14
Groszlige Displays
Flat angled Systems (Gewinkelte Wand)
Kompromiss zwischen CAVE u Powerwall
je nach Groumlszlige fuumlr Gruppen geeignet
relativ gute Immersion
relativ einfach einzurichten
Θ leichte Verzerrungen an den
Kanten fuumlr Nicht-Getrackte
Curved Screens (Sphaumlrische Displays)
zylinder- torusfoumlrmige Projektionsflaumlche
aufgrund Groumlszlige fuumlr Kleinstgruppen
gute Immersion
Θ schwierige Installation wg Verzerrungen
Uumlberblendungen (Edge Blending)
Bild Barco
Bild Meta VR
Bild Barco
Designreview
bei Miele
Joint Terminal Attack
Controller Training
Rehearsal System JTAC
Flugsimulator der
israelischen Luftwaffe
Groszlige Displays
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
15
Groszlige Displays aktuelle Entwicklungen
Display-Wand mit Lentikular-Systemen
(autostereoskopisches Verfahren)
Richtungsmultiplex
Mehrbenutzer-faumlhig
keine Brille
keine Kalibrierung
skalierbar
Θ fixe optimale Sichtbereiche
Θ optimale Sichtentfernung festgelegt
Θ spezielle Software
Θ reduzierte Aufloumlsung
Θ Stege
Bild www3d-forumscom
Bild Tridelity
Bild University of Illinois at Chicago
Schematische
Darstellung des
Verfahrens
Illustration
Wirkungsweise
Gekacheltes
autostereoskopisches
Display
Groszlige Displays
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
16
Multi-Viewer Stereo
Problem aller immersiven Anwendungen
Headtracking verschafft nur 1 Person ein
korrektes Bild
Bewegungsparallaxe fortschreitendes
Zu- und Aufdecken Tiefenkriterium
Mehrbenutzer-Head Tracking
verschiedene Sichten fuumlr verschiedene
Betrachterpositionen muumlssen angezeigt
und getrennt werden
Verwendung vieler Zeitschlitze oder
Kombination Polfilter-Zeitmultiplex
(bislang nur fuumlr Projektionssysteme)
Head Tracking fuumlr viele Benutzer
Θ Helligkeitsverlust technischer Aufwand
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Uni Weimar
Verschiedene
Perspektiven aufgrund
verschiedener
Standpunkte
Sicht auf das
Projektionssystem
2 Perspektiven aufgrund
2 verschiedener
Standpunkte
6 separat getrackte
Betrachter vor
Powerwall
Groszlige Displays
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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17
Kollaborative Augmented Reality (AR)
AR Uumlberlagerung Sicht mit Computergrafik
Kontext-Sensitivitaumlt 3D oder Alphanumerik
Funktionen
Konsistenz-Checks digitales Modell ndash phys Welt
Anleitung Anweisung Prozessunterstuumltzung
Marketing Unterhaltung
Visualisierung Zeitversatz
Generierung eines gemeinsamen
Arbeitsraums mittels AR uumlber
gemeinsame Referenzierung
Kollaborationsfunktion per se
raumlumliche Verteilung moumlglich
Θ Realisierungen noch prototypisch
Bild TU Wien
Bilder National Geographic
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Head Mounted
Displays
AR mit Geo-
Referenzierung denkbar
Kollaborative AR
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Smart Phones Bild National Geographic
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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18
Verteilte Virtuelle Umgebungen [Distributed Virtual Environments DVEs]
sind virtuelle Umgebungen in denen
mehrere Anwender miteinander in
Echtzeit interagieren
Teilnehmer koumlnnen durch
Avatare repraumlsentiert sein
neben Avataren koumlnnen auch
autonome Agenten anwesend sein
Teilnehmer koumlnnen miteinander
kommunizieren (sprachlich gestisch)
Interaktion mit anderen Teilnehmern
oder virtuellen Objekten
Bild ESI-Icido
Bild Uni Hannover
Bild Fh-IPA
Brillen-Metapher andere
Teilnehmer werden
lediglich uumlber deren
Brillen dargestellt
Nutzer und Avatar
stehen sich in CAVE
gegenuumlber
Verteilte VEs
Video-Conferencing
in 3D-Umgebung
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Verteilte Virtuelle Umgebungen
Fundamentale Konzepte
Latenz Verzoumlgerung mit
der gesendete Daten beim
Empfaumlnger ankommen
Bandbreite Menge der Daten die pro
Zeiteinheit uumlbertragen werden koumlnnen
Verlaumlsslichkeit Verlust
Korruption Einsehbarkeit
Netzwerkprotokoll
Netzwerkarchitekturen
Nadeloumlhre
Skalierbarkeit
lokale Intelligenz gezielte Multicasts
Client-Server-Architektur
Client-Server-Architektur
mit mehreren Servern
Peer-to-Peer-Architektur
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
Kernidee alle Teilnehmer in gleicher Umgebung anwesend Zustand muss fuumlr alle
Teilnehmer konsistent sein
Information wird auf einem Host erzeugt und auf einem anderen gespiegelt
durch Latenz bei der Uumlbertragung kann Information schon veraltet sein
ohne Synchronisation kann gespiegelter Information nur eingeschraumlnkt vertraut werden
konsistente Zustaumlnde koumlnnen nur durch Synchronisation erreicht werden
aber diese nur durch Verzicht auf hohe Update-Raten
-gt Widerspruch zwischen Schnelligkeit und Konsistenz
demnach sind verteilte virtuelle Umgebungen entweder dynamische Welten mit schnellen
Aumlnderungen oder konsistente Welten die allen Hosts identische Informationen bereitstellen
3 Ansaumltze zur Zustandsverwaltung
- Zentrale Informationshaltung
- Hochfrequente Informationsverteilung
- Zustandsvorhersage (Dead Reckoning)
Verteilte VEs
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21
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
1 Zentrale Informationshaltung
Zustand der virtuellen Umgebung wird zentral verwaltet
Schreibzugriff synchronisiert
Zentrale ist das Nadeloumlhr kann aber auch gezielt verteilen
2 Hochfrequente Informationsverteilung
Ziel schnelle Updates auf Kosten der netzwerkweiten Konsistenz
Zustaumlnde aller Hosts werden vollstaumlndig und haumlufig an alle anderen Hosts
geschickt
Problem Verhindern dass mehrere Hosts gleichzeitig dasselbe Objekt
manipulieren (zB uumlber Lock-Manager)
Verteilte VEs
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22
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
Dynamische Netzwerk-Architektur
je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
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implementation
issues
participant
observable
issues
24
Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
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25
Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
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26
Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
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Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
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28
Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
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29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
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30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
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Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
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Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
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70736 Fellbach
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wwwvdc-fellbachde
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Groszlige Displays aktuelle Entwicklungen
Display-Wand mit Lentikular-Systemen
(autostereoskopisches Verfahren)
Richtungsmultiplex
Mehrbenutzer-faumlhig
keine Brille
keine Kalibrierung
skalierbar
Θ fixe optimale Sichtbereiche
Θ optimale Sichtentfernung festgelegt
Θ spezielle Software
Θ reduzierte Aufloumlsung
Θ Stege
Bild www3d-forumscom
Bild Tridelity
Bild University of Illinois at Chicago
Schematische
Darstellung des
Verfahrens
Illustration
Wirkungsweise
Gekacheltes
autostereoskopisches
Display
Groszlige Displays
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Multi-Viewer Stereo
Problem aller immersiven Anwendungen
Headtracking verschafft nur 1 Person ein
korrektes Bild
Bewegungsparallaxe fortschreitendes
Zu- und Aufdecken Tiefenkriterium
Mehrbenutzer-Head Tracking
verschiedene Sichten fuumlr verschiedene
Betrachterpositionen muumlssen angezeigt
und getrennt werden
Verwendung vieler Zeitschlitze oder
Kombination Polfilter-Zeitmultiplex
(bislang nur fuumlr Projektionssysteme)
Head Tracking fuumlr viele Benutzer
Θ Helligkeitsverlust technischer Aufwand
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Uni Weimar
Verschiedene
Perspektiven aufgrund
verschiedener
Standpunkte
Sicht auf das
Projektionssystem
2 Perspektiven aufgrund
2 verschiedener
Standpunkte
6 separat getrackte
Betrachter vor
Powerwall
Groszlige Displays
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Kollaborative Augmented Reality (AR)
AR Uumlberlagerung Sicht mit Computergrafik
Kontext-Sensitivitaumlt 3D oder Alphanumerik
Funktionen
Konsistenz-Checks digitales Modell ndash phys Welt
Anleitung Anweisung Prozessunterstuumltzung
Marketing Unterhaltung
Visualisierung Zeitversatz
Generierung eines gemeinsamen
Arbeitsraums mittels AR uumlber
gemeinsame Referenzierung
Kollaborationsfunktion per se
raumlumliche Verteilung moumlglich
Θ Realisierungen noch prototypisch
Bild TU Wien
Bilder National Geographic
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Head Mounted
Displays
AR mit Geo-
Referenzierung denkbar
Kollaborative AR
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Smart Phones Bild National Geographic
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Verteilte Virtuelle Umgebungen [Distributed Virtual Environments DVEs]
sind virtuelle Umgebungen in denen
mehrere Anwender miteinander in
Echtzeit interagieren
Teilnehmer koumlnnen durch
Avatare repraumlsentiert sein
neben Avataren koumlnnen auch
autonome Agenten anwesend sein
Teilnehmer koumlnnen miteinander
kommunizieren (sprachlich gestisch)
Interaktion mit anderen Teilnehmern
oder virtuellen Objekten
Bild ESI-Icido
Bild Uni Hannover
Bild Fh-IPA
Brillen-Metapher andere
Teilnehmer werden
lediglich uumlber deren
Brillen dargestellt
Nutzer und Avatar
stehen sich in CAVE
gegenuumlber
Verteilte VEs
Video-Conferencing
in 3D-Umgebung
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Verteilte Virtuelle Umgebungen
Fundamentale Konzepte
Latenz Verzoumlgerung mit
der gesendete Daten beim
Empfaumlnger ankommen
Bandbreite Menge der Daten die pro
Zeiteinheit uumlbertragen werden koumlnnen
Verlaumlsslichkeit Verlust
Korruption Einsehbarkeit
Netzwerkprotokoll
Netzwerkarchitekturen
Nadeloumlhre
Skalierbarkeit
lokale Intelligenz gezielte Multicasts
Client-Server-Architektur
Client-Server-Architektur
mit mehreren Servern
Peer-to-Peer-Architektur
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
Kernidee alle Teilnehmer in gleicher Umgebung anwesend Zustand muss fuumlr alle
Teilnehmer konsistent sein
Information wird auf einem Host erzeugt und auf einem anderen gespiegelt
durch Latenz bei der Uumlbertragung kann Information schon veraltet sein
ohne Synchronisation kann gespiegelter Information nur eingeschraumlnkt vertraut werden
konsistente Zustaumlnde koumlnnen nur durch Synchronisation erreicht werden
aber diese nur durch Verzicht auf hohe Update-Raten
-gt Widerspruch zwischen Schnelligkeit und Konsistenz
demnach sind verteilte virtuelle Umgebungen entweder dynamische Welten mit schnellen
Aumlnderungen oder konsistente Welten die allen Hosts identische Informationen bereitstellen
3 Ansaumltze zur Zustandsverwaltung
- Zentrale Informationshaltung
- Hochfrequente Informationsverteilung
- Zustandsvorhersage (Dead Reckoning)
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
1 Zentrale Informationshaltung
Zustand der virtuellen Umgebung wird zentral verwaltet
Schreibzugriff synchronisiert
Zentrale ist das Nadeloumlhr kann aber auch gezielt verteilen
2 Hochfrequente Informationsverteilung
Ziel schnelle Updates auf Kosten der netzwerkweiten Konsistenz
Zustaumlnde aller Hosts werden vollstaumlndig und haumlufig an alle anderen Hosts
geschickt
Problem Verhindern dass mehrere Hosts gleichzeitig dasselbe Objekt
manipulieren (zB uumlber Lock-Manager)
Verteilte VEs
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Collaborative Virtual Engineering
22
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
Dynamische Netzwerk-Architektur
je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
23
Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
implementation
issues
participant
observable
issues
24
Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
25
Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
26
Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
27
Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
28
Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
34
Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
copy Kompetenzzentrum Virtuelle Realitaumlt und Kooperatives Engineering w V ndash Virtual Dimension Center VDC
35
Das Thema interessiert Sie
und Sie suchen nach Umsetzungspartnern Sprechen Sie mit uns
VDC Netzwerk fuumlr Virtual Engineering
Virtual Dimension Center (VDC)
Auberlenstr 13
70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
infovdc-fellbachde
wwwvdc-fellbachde
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Collaborative Virtual Engineering
16
Multi-Viewer Stereo
Problem aller immersiven Anwendungen
Headtracking verschafft nur 1 Person ein
korrektes Bild
Bewegungsparallaxe fortschreitendes
Zu- und Aufdecken Tiefenkriterium
Mehrbenutzer-Head Tracking
verschiedene Sichten fuumlr verschiedene
Betrachterpositionen muumlssen angezeigt
und getrennt werden
Verwendung vieler Zeitschlitze oder
Kombination Polfilter-Zeitmultiplex
(bislang nur fuumlr Projektionssysteme)
Head Tracking fuumlr viele Benutzer
Θ Helligkeitsverlust technischer Aufwand
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Universitaumlt Weimar Fh-IAO
Bild Uni Weimar
Verschiedene
Perspektiven aufgrund
verschiedener
Standpunkte
Sicht auf das
Projektionssystem
2 Perspektiven aufgrund
2 verschiedener
Standpunkte
6 separat getrackte
Betrachter vor
Powerwall
Groszlige Displays
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
17
Kollaborative Augmented Reality (AR)
AR Uumlberlagerung Sicht mit Computergrafik
Kontext-Sensitivitaumlt 3D oder Alphanumerik
Funktionen
Konsistenz-Checks digitales Modell ndash phys Welt
Anleitung Anweisung Prozessunterstuumltzung
Marketing Unterhaltung
Visualisierung Zeitversatz
Generierung eines gemeinsamen
Arbeitsraums mittels AR uumlber
gemeinsame Referenzierung
Kollaborationsfunktion per se
raumlumliche Verteilung moumlglich
Θ Realisierungen noch prototypisch
Bild TU Wien
Bilder National Geographic
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Head Mounted
Displays
AR mit Geo-
Referenzierung denkbar
Kollaborative AR
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Smart Phones Bild National Geographic
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
18
Verteilte Virtuelle Umgebungen [Distributed Virtual Environments DVEs]
sind virtuelle Umgebungen in denen
mehrere Anwender miteinander in
Echtzeit interagieren
Teilnehmer koumlnnen durch
Avatare repraumlsentiert sein
neben Avataren koumlnnen auch
autonome Agenten anwesend sein
Teilnehmer koumlnnen miteinander
kommunizieren (sprachlich gestisch)
Interaktion mit anderen Teilnehmern
oder virtuellen Objekten
Bild ESI-Icido
Bild Uni Hannover
Bild Fh-IPA
Brillen-Metapher andere
Teilnehmer werden
lediglich uumlber deren
Brillen dargestellt
Nutzer und Avatar
stehen sich in CAVE
gegenuumlber
Verteilte VEs
Video-Conferencing
in 3D-Umgebung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
19
Verteilte Virtuelle Umgebungen
Fundamentale Konzepte
Latenz Verzoumlgerung mit
der gesendete Daten beim
Empfaumlnger ankommen
Bandbreite Menge der Daten die pro
Zeiteinheit uumlbertragen werden koumlnnen
Verlaumlsslichkeit Verlust
Korruption Einsehbarkeit
Netzwerkprotokoll
Netzwerkarchitekturen
Nadeloumlhre
Skalierbarkeit
lokale Intelligenz gezielte Multicasts
Client-Server-Architektur
Client-Server-Architektur
mit mehreren Servern
Peer-to-Peer-Architektur
Verteilte VEs
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20
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
Kernidee alle Teilnehmer in gleicher Umgebung anwesend Zustand muss fuumlr alle
Teilnehmer konsistent sein
Information wird auf einem Host erzeugt und auf einem anderen gespiegelt
durch Latenz bei der Uumlbertragung kann Information schon veraltet sein
ohne Synchronisation kann gespiegelter Information nur eingeschraumlnkt vertraut werden
konsistente Zustaumlnde koumlnnen nur durch Synchronisation erreicht werden
aber diese nur durch Verzicht auf hohe Update-Raten
-gt Widerspruch zwischen Schnelligkeit und Konsistenz
demnach sind verteilte virtuelle Umgebungen entweder dynamische Welten mit schnellen
Aumlnderungen oder konsistente Welten die allen Hosts identische Informationen bereitstellen
3 Ansaumltze zur Zustandsverwaltung
- Zentrale Informationshaltung
- Hochfrequente Informationsverteilung
- Zustandsvorhersage (Dead Reckoning)
Verteilte VEs
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21
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
1 Zentrale Informationshaltung
Zustand der virtuellen Umgebung wird zentral verwaltet
Schreibzugriff synchronisiert
Zentrale ist das Nadeloumlhr kann aber auch gezielt verteilen
2 Hochfrequente Informationsverteilung
Ziel schnelle Updates auf Kosten der netzwerkweiten Konsistenz
Zustaumlnde aller Hosts werden vollstaumlndig und haumlufig an alle anderen Hosts
geschickt
Problem Verhindern dass mehrere Hosts gleichzeitig dasselbe Objekt
manipulieren (zB uumlber Lock-Manager)
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
Dynamische Netzwerk-Architektur
je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
implementation
issues
participant
observable
issues
24
Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
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Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
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Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
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31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
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Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
34
Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
copy Kompetenzzentrum Virtuelle Realitaumlt und Kooperatives Engineering w V ndash Virtual Dimension Center VDC
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70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
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wwwvdc-fellbachde
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Kollaborative Augmented Reality (AR)
AR Uumlberlagerung Sicht mit Computergrafik
Kontext-Sensitivitaumlt 3D oder Alphanumerik
Funktionen
Konsistenz-Checks digitales Modell ndash phys Welt
Anleitung Anweisung Prozessunterstuumltzung
Marketing Unterhaltung
Visualisierung Zeitversatz
Generierung eines gemeinsamen
Arbeitsraums mittels AR uumlber
gemeinsame Referenzierung
Kollaborationsfunktion per se
raumlumliche Verteilung moumlglich
Θ Realisierungen noch prototypisch
Bild TU Wien
Bilder National Geographic
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Head Mounted
Displays
AR mit Geo-
Referenzierung denkbar
Kollaborative AR
Gemeinsamer
AR-Arbeitsraum
mittels Smart Phones Bild National Geographic
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Collaborative Virtual Engineering
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Verteilte Virtuelle Umgebungen [Distributed Virtual Environments DVEs]
sind virtuelle Umgebungen in denen
mehrere Anwender miteinander in
Echtzeit interagieren
Teilnehmer koumlnnen durch
Avatare repraumlsentiert sein
neben Avataren koumlnnen auch
autonome Agenten anwesend sein
Teilnehmer koumlnnen miteinander
kommunizieren (sprachlich gestisch)
Interaktion mit anderen Teilnehmern
oder virtuellen Objekten
Bild ESI-Icido
Bild Uni Hannover
Bild Fh-IPA
Brillen-Metapher andere
Teilnehmer werden
lediglich uumlber deren
Brillen dargestellt
Nutzer und Avatar
stehen sich in CAVE
gegenuumlber
Verteilte VEs
Video-Conferencing
in 3D-Umgebung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
19
Verteilte Virtuelle Umgebungen
Fundamentale Konzepte
Latenz Verzoumlgerung mit
der gesendete Daten beim
Empfaumlnger ankommen
Bandbreite Menge der Daten die pro
Zeiteinheit uumlbertragen werden koumlnnen
Verlaumlsslichkeit Verlust
Korruption Einsehbarkeit
Netzwerkprotokoll
Netzwerkarchitekturen
Nadeloumlhre
Skalierbarkeit
lokale Intelligenz gezielte Multicasts
Client-Server-Architektur
Client-Server-Architektur
mit mehreren Servern
Peer-to-Peer-Architektur
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
20
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
Kernidee alle Teilnehmer in gleicher Umgebung anwesend Zustand muss fuumlr alle
Teilnehmer konsistent sein
Information wird auf einem Host erzeugt und auf einem anderen gespiegelt
durch Latenz bei der Uumlbertragung kann Information schon veraltet sein
ohne Synchronisation kann gespiegelter Information nur eingeschraumlnkt vertraut werden
konsistente Zustaumlnde koumlnnen nur durch Synchronisation erreicht werden
aber diese nur durch Verzicht auf hohe Update-Raten
-gt Widerspruch zwischen Schnelligkeit und Konsistenz
demnach sind verteilte virtuelle Umgebungen entweder dynamische Welten mit schnellen
Aumlnderungen oder konsistente Welten die allen Hosts identische Informationen bereitstellen
3 Ansaumltze zur Zustandsverwaltung
- Zentrale Informationshaltung
- Hochfrequente Informationsverteilung
- Zustandsvorhersage (Dead Reckoning)
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
21
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
1 Zentrale Informationshaltung
Zustand der virtuellen Umgebung wird zentral verwaltet
Schreibzugriff synchronisiert
Zentrale ist das Nadeloumlhr kann aber auch gezielt verteilen
2 Hochfrequente Informationsverteilung
Ziel schnelle Updates auf Kosten der netzwerkweiten Konsistenz
Zustaumlnde aller Hosts werden vollstaumlndig und haumlufig an alle anderen Hosts
geschickt
Problem Verhindern dass mehrere Hosts gleichzeitig dasselbe Objekt
manipulieren (zB uumlber Lock-Manager)
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
22
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
Dynamische Netzwerk-Architektur
je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
23
Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
implementation
issues
participant
observable
issues
24
Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
25
Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
26
Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
27
Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
28
Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
34
Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
copy Kompetenzzentrum Virtuelle Realitaumlt und Kooperatives Engineering w V ndash Virtual Dimension Center VDC
35
Das Thema interessiert Sie
und Sie suchen nach Umsetzungspartnern Sprechen Sie mit uns
VDC Netzwerk fuumlr Virtual Engineering
Virtual Dimension Center (VDC)
Auberlenstr 13
70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
infovdc-fellbachde
wwwvdc-fellbachde
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
18
Verteilte Virtuelle Umgebungen [Distributed Virtual Environments DVEs]
sind virtuelle Umgebungen in denen
mehrere Anwender miteinander in
Echtzeit interagieren
Teilnehmer koumlnnen durch
Avatare repraumlsentiert sein
neben Avataren koumlnnen auch
autonome Agenten anwesend sein
Teilnehmer koumlnnen miteinander
kommunizieren (sprachlich gestisch)
Interaktion mit anderen Teilnehmern
oder virtuellen Objekten
Bild ESI-Icido
Bild Uni Hannover
Bild Fh-IPA
Brillen-Metapher andere
Teilnehmer werden
lediglich uumlber deren
Brillen dargestellt
Nutzer und Avatar
stehen sich in CAVE
gegenuumlber
Verteilte VEs
Video-Conferencing
in 3D-Umgebung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
19
Verteilte Virtuelle Umgebungen
Fundamentale Konzepte
Latenz Verzoumlgerung mit
der gesendete Daten beim
Empfaumlnger ankommen
Bandbreite Menge der Daten die pro
Zeiteinheit uumlbertragen werden koumlnnen
Verlaumlsslichkeit Verlust
Korruption Einsehbarkeit
Netzwerkprotokoll
Netzwerkarchitekturen
Nadeloumlhre
Skalierbarkeit
lokale Intelligenz gezielte Multicasts
Client-Server-Architektur
Client-Server-Architektur
mit mehreren Servern
Peer-to-Peer-Architektur
Verteilte VEs
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Collaborative Virtual Engineering
20
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
Kernidee alle Teilnehmer in gleicher Umgebung anwesend Zustand muss fuumlr alle
Teilnehmer konsistent sein
Information wird auf einem Host erzeugt und auf einem anderen gespiegelt
durch Latenz bei der Uumlbertragung kann Information schon veraltet sein
ohne Synchronisation kann gespiegelter Information nur eingeschraumlnkt vertraut werden
konsistente Zustaumlnde koumlnnen nur durch Synchronisation erreicht werden
aber diese nur durch Verzicht auf hohe Update-Raten
-gt Widerspruch zwischen Schnelligkeit und Konsistenz
demnach sind verteilte virtuelle Umgebungen entweder dynamische Welten mit schnellen
Aumlnderungen oder konsistente Welten die allen Hosts identische Informationen bereitstellen
3 Ansaumltze zur Zustandsverwaltung
- Zentrale Informationshaltung
- Hochfrequente Informationsverteilung
- Zustandsvorhersage (Dead Reckoning)
Verteilte VEs
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Collaborative Virtual Engineering
21
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
1 Zentrale Informationshaltung
Zustand der virtuellen Umgebung wird zentral verwaltet
Schreibzugriff synchronisiert
Zentrale ist das Nadeloumlhr kann aber auch gezielt verteilen
2 Hochfrequente Informationsverteilung
Ziel schnelle Updates auf Kosten der netzwerkweiten Konsistenz
Zustaumlnde aller Hosts werden vollstaumlndig und haumlufig an alle anderen Hosts
geschickt
Problem Verhindern dass mehrere Hosts gleichzeitig dasselbe Objekt
manipulieren (zB uumlber Lock-Manager)
Verteilte VEs
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Collaborative Virtual Engineering
22
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
Dynamische Netzwerk-Architektur
je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
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23
Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
implementation
issues
participant
observable
issues
24
Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
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25
Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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26
Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
27
Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
28
Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
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31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
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Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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34
Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
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70736 Fellbach
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Collaborative Virtual Engineering
19
Verteilte Virtuelle Umgebungen
Fundamentale Konzepte
Latenz Verzoumlgerung mit
der gesendete Daten beim
Empfaumlnger ankommen
Bandbreite Menge der Daten die pro
Zeiteinheit uumlbertragen werden koumlnnen
Verlaumlsslichkeit Verlust
Korruption Einsehbarkeit
Netzwerkprotokoll
Netzwerkarchitekturen
Nadeloumlhre
Skalierbarkeit
lokale Intelligenz gezielte Multicasts
Client-Server-Architektur
Client-Server-Architektur
mit mehreren Servern
Peer-to-Peer-Architektur
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
20
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
Kernidee alle Teilnehmer in gleicher Umgebung anwesend Zustand muss fuumlr alle
Teilnehmer konsistent sein
Information wird auf einem Host erzeugt und auf einem anderen gespiegelt
durch Latenz bei der Uumlbertragung kann Information schon veraltet sein
ohne Synchronisation kann gespiegelter Information nur eingeschraumlnkt vertraut werden
konsistente Zustaumlnde koumlnnen nur durch Synchronisation erreicht werden
aber diese nur durch Verzicht auf hohe Update-Raten
-gt Widerspruch zwischen Schnelligkeit und Konsistenz
demnach sind verteilte virtuelle Umgebungen entweder dynamische Welten mit schnellen
Aumlnderungen oder konsistente Welten die allen Hosts identische Informationen bereitstellen
3 Ansaumltze zur Zustandsverwaltung
- Zentrale Informationshaltung
- Hochfrequente Informationsverteilung
- Zustandsvorhersage (Dead Reckoning)
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
21
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
1 Zentrale Informationshaltung
Zustand der virtuellen Umgebung wird zentral verwaltet
Schreibzugriff synchronisiert
Zentrale ist das Nadeloumlhr kann aber auch gezielt verteilen
2 Hochfrequente Informationsverteilung
Ziel schnelle Updates auf Kosten der netzwerkweiten Konsistenz
Zustaumlnde aller Hosts werden vollstaumlndig und haumlufig an alle anderen Hosts
geschickt
Problem Verhindern dass mehrere Hosts gleichzeitig dasselbe Objekt
manipulieren (zB uumlber Lock-Manager)
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
22
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
Dynamische Netzwerk-Architektur
je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
23
Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
implementation
issues
participant
observable
issues
24
Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
25
Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
26
Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
27
Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
28
Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
34
Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
copy Kompetenzzentrum Virtuelle Realitaumlt und Kooperatives Engineering w V ndash Virtual Dimension Center VDC
35
Das Thema interessiert Sie
und Sie suchen nach Umsetzungspartnern Sprechen Sie mit uns
VDC Netzwerk fuumlr Virtual Engineering
Virtual Dimension Center (VDC)
Auberlenstr 13
70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
infovdc-fellbachde
wwwvdc-fellbachde
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
Kernidee alle Teilnehmer in gleicher Umgebung anwesend Zustand muss fuumlr alle
Teilnehmer konsistent sein
Information wird auf einem Host erzeugt und auf einem anderen gespiegelt
durch Latenz bei der Uumlbertragung kann Information schon veraltet sein
ohne Synchronisation kann gespiegelter Information nur eingeschraumlnkt vertraut werden
konsistente Zustaumlnde koumlnnen nur durch Synchronisation erreicht werden
aber diese nur durch Verzicht auf hohe Update-Raten
-gt Widerspruch zwischen Schnelligkeit und Konsistenz
demnach sind verteilte virtuelle Umgebungen entweder dynamische Welten mit schnellen
Aumlnderungen oder konsistente Welten die allen Hosts identische Informationen bereitstellen
3 Ansaumltze zur Zustandsverwaltung
- Zentrale Informationshaltung
- Hochfrequente Informationsverteilung
- Zustandsvorhersage (Dead Reckoning)
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
21
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
1 Zentrale Informationshaltung
Zustand der virtuellen Umgebung wird zentral verwaltet
Schreibzugriff synchronisiert
Zentrale ist das Nadeloumlhr kann aber auch gezielt verteilen
2 Hochfrequente Informationsverteilung
Ziel schnelle Updates auf Kosten der netzwerkweiten Konsistenz
Zustaumlnde aller Hosts werden vollstaumlndig und haumlufig an alle anderen Hosts
geschickt
Problem Verhindern dass mehrere Hosts gleichzeitig dasselbe Objekt
manipulieren (zB uumlber Lock-Manager)
Verteilte VEs
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Collaborative Virtual Engineering
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
Dynamische Netzwerk-Architektur
je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
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Collaborative Virtual Engineering
23
Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
implementation
issues
participant
observable
issues
24
Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
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25
Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
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Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
28
Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
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Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
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Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
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Auberlenstr 13
70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
infovdc-fellbachde
wwwvdc-fellbachde
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
1 Zentrale Informationshaltung
Zustand der virtuellen Umgebung wird zentral verwaltet
Schreibzugriff synchronisiert
Zentrale ist das Nadeloumlhr kann aber auch gezielt verteilen
2 Hochfrequente Informationsverteilung
Ziel schnelle Updates auf Kosten der netzwerkweiten Konsistenz
Zustaumlnde aller Hosts werden vollstaumlndig und haumlufig an alle anderen Hosts
geschickt
Problem Verhindern dass mehrere Hosts gleichzeitig dasselbe Objekt
manipulieren (zB uumlber Lock-Manager)
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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22
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
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je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
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Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
implementation
issues
participant
observable
issues
24
Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
25
Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
26
Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
27
Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
28
Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
34
Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
copy Kompetenzzentrum Virtuelle Realitaumlt und Kooperatives Engineering w V ndash Virtual Dimension Center VDC
35
Das Thema interessiert Sie
und Sie suchen nach Umsetzungspartnern Sprechen Sie mit uns
VDC Netzwerk fuumlr Virtual Engineering
Virtual Dimension Center (VDC)
Auberlenstr 13
70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
infovdc-fellbachde
wwwvdc-fellbachde
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
22
Verteilte Virtuelle Umgebungen Zustandsverwaltung
3 Zustandsvorhersage
Idee jeder Host konstruiert Approximationen des tatsaumlchlichen Zustands zwischen Updates
2 Phasen Vorhersage (Dead Reckoning) und Konvergenz (in den tatsaumlchlichen Zustand)
nach Update
Nutzung von Gesetzen der Physik Kollisionserkennung
Weitere Techniken
High-Level-Animation
- starten lokaler Animation
- bei eher irrelevanten Animationen (zB Flammen Fluumlssigkeiten Laub)
Rendering-bezogen
- Aufteilung in virtuelle Raumlume Nur Zustandsaumlnderungen im selben Raum sind von Interesse
(Area of Interest-Management)
- Level-of-Detail weit entfernte Objekte in geringer Aufloumlsung darstellen
Optimierung des Kommunikationsprotokolls
Kompression Zusammenfassung von Nachrichten
Dynamische Netzwerk-Architektur
je nach Bedarf Client-Server oder Peer-to-Peer
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
23
Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
implementation
issues
participant
observable
issues
24
Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
25
Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
26
Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
27
Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
28
Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
34
Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
copy Kompetenzzentrum Virtuelle Realitaumlt und Kooperatives Engineering w V ndash Virtual Dimension Center VDC
35
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VDC Netzwerk fuumlr Virtual Engineering
Virtual Dimension Center (VDC)
Auberlenstr 13
70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
infovdc-fellbachde
wwwvdc-fellbachde
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
23
Verteilte Virtuelle Umgebungen Kriterien
Anzahl Benutzer
Latenz Konsistenz
Hardware-Kompatibilitaumlt
Annotationen Multimedia Telefonie
Videokonferenz
Dokumentation Arbeitsergebnisse
zeitversetzte Kooperation Moumlglichkeit
zum Abspeichern und Wiederaufrufen
von Arbeitsergebnissen
Einhaltung RegelnEmpfehlungen des
User Interface Designs
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Bild Visenso
Schematische Darstellung
des verteilten Virtuellen
Engineerings
Video-Stream als
dynamische Textur
Planungsbuumlro mit vielerlei
Multimedia-Systemen
Verteilte VEs
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
implementation
issues
participant
observable
issues
24
Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
25
Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
26
Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
27
Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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28
Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
34
Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
copy Kompetenzzentrum Virtuelle Realitaumlt und Kooperatives Engineering w V ndash Virtual Dimension Center VDC
35
Das Thema interessiert Sie
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VDC Netzwerk fuumlr Virtual Engineering
Virtual Dimension Center (VDC)
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70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
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Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
implementation
issues
participant
observable
issues
24
Weitere Kriterien von CVEs
scalability
applicable number of users
maximum number of users
size of the modeled world
world space limitations
maximum number of artificially
intelligent objects
applicable number of objects
maximum number of objects
distributed to multiple servers
option for external links
avatar features
persistent avatars
avatar complexity
avatar configurability
avatar history and development
avatar interactions
avatar body language
world realism
AI learning from experience
world interaction [on-line building option]
number of objects that can be interacted
with self-evolving world
physical laws modelled
dynamic speed of objects and world
[world speed]
dynamic scenery
level of artificial intelligence
seemingly real scenery
user interface
navigation and control
keyboard control
mouse control
sound support
advanced input devices
advanced output devices
communication
audio communication
video communication
Verteilte VEs
Manninen [Manninen 1999]
Bartlett [Bartlett 2004]
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
25
Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
26
Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
27
Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
28
Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
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Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
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Collaborative Virtual Engineering
34
Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
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70736 Fellbach
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wwwvdc-fellbachde
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
25
Anwendungen Design amp Engineering
intuitives und interaktives Explorieren
Testen und Erproben
unmittelbares Verstaumlndnis
Reduktion Missverstaumlndnisse
Erlaumluterung der eigenen
Aufgabenstellung zu Fachfremden
gemeinsames Entwickeln am gleichen Ort
Abbau der Digitalen Kluft
verteiltes Entwickeln am gleichen
Betrachtungsgegenstand
Bild ESI-Icido
Bild VDC
Frontend-unabhaumlngiges
verteiltes Kooperieren
Fabrikplanung am
Planungstisch
Anwendungen
Bild HS Mannheim
Service Engineering
an Powerwall
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
26
Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
27
Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
28
Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
34
Zusammenfassung
Links
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httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
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and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
copy Kompetenzzentrum Virtuelle Realitaumlt und Kooperatives Engineering w V ndash Virtual Dimension Center VDC
35
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Auberlenstr 13
70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
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wwwvdc-fellbachde
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
26
Anwendungen Design amp Engineering
Bild xxxxxxx
Bild xxx
Sitzkiste fuumlr 2 Personen
Links physischer Aufbau
rechts 3D-Darstellung
Anwendungen
Bild Uni Weimar (httpwwwuni-weimardecmsmedienvrresearchdisplay-systemsthe-two-user-seating-buckhtml)
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
27
Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
28
Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
34
Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
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Das Thema interessiert Sie
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70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
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Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
27
Anwendungen Training
Lernstufen Erlaumlutern Begleiten Pruumlfen
Einbringen von Dokumentation
Einbringen von Simulatoren
Szenarien-Simulation
Sichtbarmachen von Verborgenem
Verkuumlrzung Stillstandzeiten
Training schon waumlhrend Planung
ohne Belegung des Objekts
gefahrlos mit Szenarien-Technik
Bild ESI-Icido
Bild University of Southern California
Bild Visenso
Ausbau Batterie
Assistent Steve
erlaumlutert was zu tun ist
Cyberclassroom
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
28
Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
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Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
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Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
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Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
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Collaborative Virtual Engineering
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Anwendungen Training
Anwendungen
Anlagen-
Trainingssimulator
Des Virtual Reality und
Multimedia Parks Turin
Definition von Szenarien
Abarbeiten von Szenarien
gekoppelte
2D- und 3D-Sicht
Bild Virtual Reality and Multimedia Park Turin
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Collaborative Virtual Engineering
29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
Werker vor Ort Zusatz-
informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
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Zusammenfassung
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collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
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ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
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29
Anwendungen Prozessunterstuumltzung amp Teleaufgaben
Verwendung einer 3D-Umgebung als
Wissensmanagement-Plattform zur
Unterstuumltzung entfernter Servicekraumlfte
Kopplung 3D-Umgebung an Realsystem
online-3D vermittelt schnell Perspektive
des Kollegen vor Ort
Einsatz online-3D dort wo Kameras
nicht einsetzbar sind (raue Umgebung
Signallatenzen)
Servicekraumlfte vor Ort koumlnnen mit
3D-Informationen z B in AR-Systemen
unterstuumltzt werden
Bild Fh-IPA
Bild Fh-IPA
Fern-Konfiguration einer
Werkzeugmaschine uumlber
VR
Kopplung virtuelles
Bergwerk an ein reales
Bild Fh-IPA
Servicetechniker in
der Zentrale kann dem
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informationen uumlber ein
AR-Display einblenden
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
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1164198html heruntergeladen am 1062013
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Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
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Fraunhofer IPK Berlin 2013
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Bitmanagement BS Collaborate
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Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
copy Kompetenzzentrum Virtuelle Realitaumlt und Kooperatives Engineering w V ndash Virtual Dimension Center VDC
35
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Virtual Dimension Center (VDC)
Auberlenstr 13
70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
infovdc-fellbachde
wwwvdc-fellbachde
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Collaborative Virtual Engineering
30
Anwendungen Praumlsentation amp Marktforschung
interaktive Praumlsentation des Produkts
gemeinsames Verstaumlndnis sichern
einfaches Zeigen von Varianten
Produkt virtuell im Betrieb zeigen
detaillierte Einblicke bieten
Kunde gestaltet sein spezifisches Produkt
Einsatz von Produktkonfiguratoren
(spez Konfiguratorenlogik)
komplexe und groszlige Produkte praumlsentierbar
Einsparung von Transportkosten fuumlr
aufwaumlndig zu bewegende Guumlter
(z B Maschinen)
bessere Geheimhaltung moumlglich
Praumlsentation kritischer Details nur
ausgewaumlhlten Kontakten
Bild ESI-Icido
Bild Visenso
Bild Kimberley-Clark
Erlaumluterung
Funktionsweise
Maschine
Messestand fuumlr
Gruppen
Review Supermarkt
Szenario Produkttest
Anwendungen
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
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Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
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Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
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Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
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Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
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34
Zusammenfassung
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httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
copy Kompetenzzentrum Virtuelle Realitaumlt und Kooperatives Engineering w V ndash Virtual Dimension Center VDC
35
Das Thema interessiert Sie
und Sie suchen nach Umsetzungspartnern Sprechen Sie mit uns
VDC Netzwerk fuumlr Virtual Engineering
Virtual Dimension Center (VDC)
Auberlenstr 13
70736 Fellbach
Tel 0711 58 53 09-0
infovdc-fellbachde
wwwvdc-fellbachde
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
31
Vergleich
Planungstische Groszlige Displays kollaborative AR verteilte Virtuelle Umgebungen
koloziert ja ja ja nein
pro mehrere Eingaben
gut fuumlr
2D-3D-Aufgaben
Tastatur nutzbar
gut fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
einfach zu installieren
Integration der
realen Umgebung
in den Arbeitraum
Kooperation auf
Distanz
kontra nicht fuumlr komplexe
3D-Aufgaben
Dialoge stehen auf
dem Kopf an einer
Tischseite
Aufloumlsung
alphanumerische Eingaben
zT Umstaumlndlich
1 Person navigiert
1 Person getrackt
fehlendes Head-Tracking
verzerrt Bild und Interaktion
hohe Aufloumlsung uU nur
uumlber Array erreichbar
Ausgabegeraumlte oft
noch umstaumlndlich
geringe Aufloumlsung
komplexe
Installation
im Normalfall
zusaumltzliche
Kommunikations-
kanaumlle (Sprache
Bild) notwendig
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
32
Ausblick
Erfassung und Uumlbertragung Gestik
da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
3D-leistungsschwache Endgeraumlte
(Smartphone Tablet-PC)
Bild TU Chemnitz
Bild heisede
Gestenerkennung
von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
Augenbrauenrunzeln
Nicken Laumlcheln
Lippenbewegungen
[Bonnert 2013]
Bild RTT
3D-Content auf
mobilen Endgeraumlten
Zusammenfassung
Groszlige Displays Anwendungen Grundlagen Virtual Engineering Planungstische Kollaborative AR Verteilte VEs Zusammenfassung
VDC-Whitepaper
Collaborative Virtual Engineering
33
Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
1164198html heruntergeladen am 1062013
Bullinger H-J Virtual Engineering Neue Wege zu einer schnellen
Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
374- Stuttgart Virtual Engineering und Rapid Prototyping Innovative
Strategiekonzepte und integrierte Systeme Forschungsforum Sb 374
27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
Fraunhofer IPK Berlin 2013
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Zusammenfassung
Links
Barco ClickShare
httpwwwbarcocomenproducts-solutionspresentation-
collaborationclickshare-presentation-systemwireless-presentation-
and-collaboration-systemaspx
Bitmanagement BS Collaborate
httpwwwbitmanagementcomproductsserverbs-collaborate
ESI-ICIDO Cooperate
httpwwwicidodedeProdukteVDPIDO_Cooperatehtml
Fraunhofer IPA i-Plant
httpwwwipafraunhoferde3D-Layoutplanung_mit_dem_IPA-
Planungstisch3840htmlampno_cache=1ampsword_list[]=planungstisch
Visenso Covise Collaborative Engineering
httpwwwvisensodeleistungensoftwaregrundmodulecovise-
cehtml
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da relevanter Kommunikationskanal
z B Zeigeoperationen Achselzucken
Erfassung und Uumlbertragung Mimik da
fuumlr Kommunikation Angesicht zu
Angesicht sehr relevant Interpretation
Remote Rendering und Video Streaming
komplexe Grafiken auch fuumlr
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Bild TU Chemnitz
Bild heisede
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von Powerwall (hier
zur Szenensteuerung)
Kinect registriert
Bewegungen der
Mundwinkel und
Augenbrauen und
animiert damit
Avatarfiguren
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Nicken Laumlcheln
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[Bonnert 2013]
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Zusammenfassung
Literatur Bartlett R A Categorisation Model for Distributed Virtual Environments In
IEEE Computer Society (Hrsg) Proceedings of the 18th International Parallel
and Distributed Processing Symposium (IPDPS04) Workshop 13 26-30
April 2004 Santa FeUSA WashingtonUSA IEEE Press 2004 S 231-238
Bonnert E Kinect-Chat mit Stirnrunzeln Online unter
httpwwwheisedenewstickermeldungKinect-Chat-mit-Stirnrunzeln-
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Produktentwicklung In Bullinger H-J Sonderforschungsbereich
Entwicklung und Erprobung Innovativer Produkte - Rapid Prototyping -SFB
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27 Februar 2002 Stuttgart Universitaumlt Stuttgart 2002
Zusammenfassung
vorgestellte Kooperationsansaumltze grundsaumltzlich unterschiedlich
Einsatzszenarien vielfaumlltig und ebenso unterschiedlich
auszuwaumlhlendes System auf Einsatzzweck abzustimmen
Vielzahl moumlglicher Eigenschaften erfordern sorgfaumlltige Auswahl und Tests
Einbindung in Entwicklung-Service-Trainings-Marketing-Ablaumlufe essentiell
allgemein akzeptierter kollaborativer Datenmaster gruumlndlich zu pflegen
Eversheim W et al Simultaneous Engineering Springer-Verlag Berlin
1995
Krottmeier Johannes Leitfaden Simultaneous Engineering Springer-
Verlag Berlin 1995
Manninen T Pirkola J Comparative Classification of Multi-User Virtual
Worlds (1999) httpwwwtoloulufi~tmanninegame_designmulti-
user_virtual_worldspdf (11122005)
Muumlller P Pasch F Drewinski R Hayka H Kollaborative
Produktentwicklung und Digitale Werkzeuge Defizite heute Potenziale
morgen Hrsg Stark R Drewinski R Hayka H Bedenbender H
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