Notizen zu OOP Vortrag

„Virtual Reality für Business-Anwendungen“

Wir „tauchen“ in unsere erste Virtuelle Welt ein! Die Agenda für heute:

– Kurze Einordnung

– Jetzt neu: Kostengünstige Hardware

– Jetzt neu: Programmierung leicht gemacht

– Beispiele zu VR in Business-Anwendungen

Der Übergang von der Realität in virtuelle Welten, genannt Mixed Reality, ist fließend.

Virtuelle Realität (VR)

Darstellung und Wahrnehmung der Wirklichkeit und ihrer physikalischen

Eigenschaften in einer in Echtzeit computergenerierten, interaktiven virtuellen

Umgebung.

Gemischte Realität (Mixed Reality)

Mixed reality bezeichnet eine Vermischung von virtueller Realität mit der physischen

Welt

Unter Augmented Reality / erweiterte Realität / AR

versteht man die computergestützte Erweiterung der Realitätswahrnehmung.

Beispielsweise die Ergänzung von Bildern oder Videos mit computergenerierten

Zusatzinformationen oder virtuellen Objekten mittels Einblendung/Überlagerung. Bei

Fußball-Übertragungen ist erweiterte Realität beispielsweise das Einblenden von

Entfernungen bei Freistößen mithilfe eines Kreises oder einer Linie.

Augmented Virtuality / erweiterte Virtualität / AV

In erweiterter Virtualität wird die virtuelle Welt mit Informationen aus der realen Welt

angereichert.

In virtuellen Räumen werden reale physikalische Objekte und Personen

eingebunden, die in Echtzeit mit der virtuellen Welt interagieren können.

Beispiel: Einblendung von Videokonferenzteilnehmern in die virtuelle Welt wie bei

der Telepräsenz oder die Einblendung realer Spieler in Computerspiele.

Darstellung virtueller Welten über

• Großbildleinwände (z.B. für Filme, (Flug)-Simulatoren)

• PC-Monitor

• Cave Automatic Virtual Environment (CAVE)

- Raum zur Projektion einer dreidimensionalen Illusionswelt der

virtuellen Realität.

- Eine Möglichkeit ist ein Würfel mit bis zu sechs Projektionsflächen,

unter Umständen wird also auch ein gläserner Boden von unten mit

Projektoren bestrahlt

• Head-Mounted Display

(siehe weiter unten)

Interaktion in virtuellen Welten

• 3D-Maus,

• Datenhandschuh

• Flystick

• Ganzkörperanzug

• omnidirektionales Laufband

Head-Mounted Display (HDM) zeigt stereoskopische Bilder

Darstellung virtueller Welten mittels HMD

Ein Head-Mounted Display ist ein auf dem Kopf getragenes visuelles Ausgabegerät.

Es präsentiert Bilder entweder auf einem augennahen Bildschirm oder projiziert sie

direkt auf die Netzhaut.

Je nach Ausgestaltung nennt man das HMD auch Videobrille, Helmdisplay oder VR-

Helm.

Videobrille

Kopfbügel mit zwei Kleinstbildschirmen und Kopfhörer oder Ohrstöpseln.

Dargestellt werden stereoskopisch aufgezeichnete Videos.

VR-Brille

Wie Videobrille mit zusätzlicher 3D-Bewegungserfassung.

Dargestellt werden dynamisch erzeugte stereoskopische Bilder.

AR-Brille (Smartglasses)

Projiziert virtuelle Informationen vor die Augen des Brillenträgers

der visuell nicht von der Außenwelt abgeschirmt ist.

Stereoskopische Bilder – alles neu?

Seit 1838 ist der Effekt bekannt: das menschliche Gehirn erzeugt aus

stereoskopischen Bildern einen dreidimensionalen Raumeindruck.

Das erste Stereoskop wurde vor der Erfindung der Photographie im Jahre 1833 von

Wheatstone erfunden und diente zur Betrachtung gezeichneter räumlicher Figuren.

• Das Konzept ist jetzt über 180 Jahre alt.

• Die Stereoskopie ist die Wiedergabe von Bildern mit einem räumlichen

Eindruck von Tiefe, der physikalisch nicht vorhanden ist.

• Der Menschen betrachtet seine Umgebung durch zwei Augen gleichzeitig aus

zwei Blickwinkeln (mittlerer Augenabstand von 65 mm)

• Das menschliche Gehirn erzeugt aus diesen zwei Einzelbildern ein

dreidimensionales Raumbild.

Schon 1910 gab es eine „low-cost“-Variante des Stereoskops.

HARZER HEXENBRILLE Taschen-Stereoskop-Apparat aus Metall für Stereofotos 3 x 7

cm mit Motiven aus dem Harz.

Hergestellt um 1910 von “Neue Photographische Gesellschaft A. G.” Stehlitz - Berlin

für Getränkewerbung (Harzer Hexenbesen u. Citronen-Labe) der Firma Salfeldt & Co.

Nordhausen am Harz.

Quelle: http://www.stereoskopie.com/Stereobetrachter/Taschen-

Stereoskop/Harzer_Hexenbrille/body_harzer_hexenbrille.html

VR-Brillen sind heute für jedermann erschwinglich!

Die Hauptkomponenten eines HMDs sind eine Displayeinheit und eine HMD-Optik.

Die Displayeinheit liefert das Bild aus einer angeschlossenen Datenquelle (z.B.

Laptop). Die HMD-Optik leitet das Bild weiter und projiziert es vor das Auge.

Allerdings muss die Anzeige bei Fehlsichtigen (Kurz- oder Weitsichtigen) dem Auge

angepasst werden.

Ausgestattet mit einem Head Tracker kann das Bild an die momentane Blickrichtung

angepasst werden.

Mit den gesammelten Positionsdaten des Kopfes kann das projizierte Bild in Echtzeit

verändert werden.

Somit entsteht auch bei Bewegung das Gefühl, Teil der Anwendung zu sein.

Verzögerte und unscharfe Darstellung kann zu unangenehmen Nebenerscheinungen

wie der Simulator Sickness (Simulatorübelkeit) führen.

Google Cardboard

Das Google Cardboard ist eine Halterung aus Karton, welche aus einigen

Smartphones eine Virtual-Reality-Brille macht. Die Konstruktion besteht neben dem

Karton aus zwei Sammellinsen und einem Druckschalter.

Der Deckel wird mit einem Klettverschluss geschlossen. Wenn man nun auf dem

Smartphone eine App mit der Unterstützung einer stereoskopischen Ansicht öffnet,

wird durch die VR-Brille aus den zwei einzelnen Bildern ein 3D-Bild. Durch die

Sensoren im Smartphone kann man sich in dieser 3D-VR-Welt auch umsehen, die

Drehung des Kopfes wird zur App übertragen.

Google Cardboard hat dazu beigetragen, dass Entwickler ihre ersten Schritte gewagt

haben, um VR-Anwendungen zu entwickeln. Google stellt ein SDK für Android und

Unity zur Verfügung, um die Entwicklung der Apps zu erleichtern. Einige mobile

Webbrowser unterstützen inzwischen WebVR, sodass eine Programmierung auch in

JavaScript möglich ist.

Weitere Informationen: https://vr.google.com/cardboard/

Anwendungsbeispiel:

ShelfZone - Virtuell einkaufen und Produkte real geliefert bekommen

Das Video zeigt ein Beispiel einer Augmented Virtuality – Anwendung:

In einem virtuellen Kaufhaus können reale Produkte ausgewählt werden.

ShelfZone ist ein Virtual-Reality-Simulator für den Einzelhandel, um das Verhalten von

Kunden im Supermarkt zu untersuchen. Der Simulator wurde von der italienische

Agentur Imille als Marketing-Tool entwickelt und richtet sich an Kunden aus der

Industrie, große Einzelhandelsgruppe und Forschungsinstitute. Die Ergebnisse der

virtuellen Einkaufstour zeigen wie Kunden auf die Gestaltung von Produkten, den

Regalplatz und andere Kauffaktoren reagieren.

Quelle: ShelfZone, https://youtu.be/-2UT2KcnJiE

Die Frage lautet: „… wie kommen wir schnell und einfach zu einer eigenen virtuellen

Welt?“

Zur Erstellung virtueller 3D-Welten gibt es viele (höchst-komplexe) kostenpflichtige

3D-Programme.

Als OpenSource Variante ist z.B. Blender verbreitet (https://www.blender.org/).

Aber es geht jetzt auch einfacher!

Im Standard-Webbrowser kann man heute virtuelle Welten stereoskopisch

darstellen!

Die heutige Lösung: Web-Browser und JavaScript

Denn sie können mittlerweile virtuelle Welten stereoskopisch darstellen!

Zur Darstellung von interaktiven, grafischen 3D-Szenen im Internet kann man nutzen:

- Virtual Reality Modeling Language (VRML) / Extensible 3D (X3D)

mit

- JavaScript-API WebVR

Beispiele sind

• WebGL (Web Graphics Library)

is a JavaScript API for rendering 3D graphics within any compatible web

browser without the use of plug-ins

https://developer.mozilla.org/de/docs/Web/API/WebGL_API

• Three.js

is a cross-browser JavaScript library/API used to create and display animated

3D computer graphics in a web browser. Three.js uses WebGL.

https://threejs.org/

• WebVR

is an experimental JavaScript API that provides support for virtual reality

devices in your browser.

https://webvr.info/

In vier einfachen Schritten kann man Objekte für eine 3D-Welt erzeugen.

Initialisierung auf Basis des Frameworks “WebVR Boilerplate”

OpenSource Framework: webvr-boilerplate

https://github.com/borismus/webvr-boilerplate

WebVR Boilerplate

A THREE.js-based starting point for VR experiences that work well in both Google

Cardboard and other VR headsets.

Der Beispielcode zeigt die wenigen Schritte, um einen Würfel mit Textur im Raum

positionieren und rotieren lassen.

Das Ergebnis als Screenshot.

Mit geringem Aufwand und wenig Infrastruktur kann jeder selbst seine Welt

erzeugen.

Ein Web-Server läuft im Internet, der die URL antwortet.

Rufen Sie vom Browser am Handy die URL, legen Sie das Handy in die VR-Brille und

haben Sie Spaß!

Am Handy können die Browser Mozilla Firefox 5.1, Safari oder Chrome WebVR-

Inhalte darstellen.

Kommen wir zu den Beispiel-Anwendungen.

Das Schlüsselwort heißt: Visualisierung!

Komplexe Zusammenhänge begehbar, erlebbar gestalten.

Beispiel Kommunen

In der Kombination von Konzepten der Virtuellen Realität (VR) mit Geo-

Informationssystemen liegt ein hohes Anwendungspotenzial speziell im kommunalen

Bereich.

Beispiele:

• Visualisierung von Stadtplanung,

• Schadstoffverteilung,

• Tourismus- und Wirtschaftsförderung,

• Visualisierung von Krisenszenarien

Das neue Google Street View: erhöhe die Akzeptanz bei Großprojekten, indem sie für

jedermann virtuell begehbar sind.

Beispiel Stuttgart 21:

https://www.aldingerwolf.com/vr/s21/smartvr.html?xml=3d/smartvr.xml

Beispiel Schulung und Qualitätssicherung

• Wartung und Service

• Prototypenbau

• Medizin

• Mixed-Reality: Einblenden von Zusatzinformationen

zur Anleitung und Qualitätssicherung

Beispiel Schulung und Qualitätssicherung

• Wartung und Service

• Prototypenbau

• Medizin

• Mixed-Reality: Einblenden von Zusatzinformationen

zur Anleitung und Qualitätssicherung

Beispiel Banken

Spiegelung der Realität in der virtuellen Welt:

• virtuelle Bank besuchen,

• Beratergespräche starten und das

• Onlinebanking erledigen

Prototype Fidelity Stock City: Visualisierung von Geschäftsdaten

Das komplette Depot wird im virtuellen Raum als Stadt abgebildet.

Je höher das Hochhaus desto mehr Anlagevolumen, je breiter der Sockel desto

größer der Umsatz.

http://www.fidelitylabs.com/

Video: https://www.youtube.com/watch?v=YQ2-8_2Vwpw

Potential-Einschätzung zu VR der KPMG (April 2016)

Quelle: https://home.kpmg.com/content/dam/kpmg/pdf/2016/04/virtual-reality-exec-

summary-de.PDF

…“ Aktuell liegt das Potential noch überwiegend in Marketing und Vertrieb.

Zusätzliches gibt es großes Potential bei den prozessbegleitenden Anwendungen im

Unternehmen und zunehmend auch in der Produktentwicklung.

Längerfristig werden Virtual Reality- und Augmented Reality-Anwendungen

„verschmelzen“ und Mischformen bilden.

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