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Mobile virtuelle Welt FRAVE: Flexibles Virtual Reality-System

31.05.2011
Produktentwickler, Fahrzeugkonstrukteure oder Piloten in der Ausbildung – sie tauchen immer häufiger in 3D-Welten ein, bewegen sich in einem durch realitätsnahe Bilder in Echtzeit erzeugten virtuellen Raum.

Dafür nutzen sie ein Virtual Reality-System. Forscher der Fakultät für Informatik der Technischen Universität München (TUM) haben nun ein neuartiges System konzipiert. Die Flexible Reconfigurable Cave (FRAVE) hat gegenüber der bislang etablierten CAVE (Cave Automatic Virtual Environment) viele Vorteile: Die FRAVE ist flexibel, modular aufgebaut, kostengünstiger und hat einen geringen Platzbedarf.

Produkt-Designer bauen in zeitaufwändigen Verfahren Prototypen. Erst dann können sie die Ergebnisse ihrer Arbeit umfassend begutachten. In einer dreidimensionalen Illusionswelt geht das unmittelbar, und sie erleben, wie sich das Produkt in seine natürliche Umgebung einpasst. Änderungen am Design werden gleich vorstellbar; das spart Zeit und macht den Entwicklungsprozess kostengünstiger.

Bislang kam hier die sogenannte CAVE zum Einsatz. Sie besteht aus drei bis sechs Projektionsflächen, die einen begehbaren Raum schaffen. Über Videoprojektoren werden die Berechnungen und Anwendungen in Echtzeit und in 3D visualisiert. Der fast geschlossene Raum fördert ein intensives Eintauchen in die virtuelle Realität.

Die FRAVE kann mehr
Diese sogenannte Immersion ist auch in der FRAVE gegeben. Doch sie kann noch mehr: Durch einen flexiblen, modularen Aufbau kann sie auf verschiedene Arten eingesetzt werden. „Ein Ingenieur will sich in die 3D-Welt begeben, um sich das Innendesign eines Fahrzeugs vorzustellen. Ein Forscher möchte seine Mess- oder Simulationsdaten visualisieren und ein Manager nutzt es als Präsentationsfläche“, sagt Dr. Marcus Tönnis, Wissenschaftler an der Fakultät für Informatik der TU München.

Die FRAVE setzt sich aus zehn 3D Plasma-Bildschirmen mit einer Bildschirmdiagonale von 165 Zentimetern zusammen, die auf verschiedene Weise angeordnet werden können. Bilden sie einen Boden und umschließen sie drei Seiten, begibt sich der Anwender tief in die virtuelle Erlebniswelt. Die Bildschirme an den Seiten lassen sich weit öffnen und durch ein Trackingsystem an den Bildschirmen kann die Bilddarstellung automatisch der Bewegung der Seitenteile angepasst werden. Die Seitenteile können sogar vollständig vom System abgetrennt werden. „In einem Meeting schiebe ich die Bildschirme einfach an meinen Tisch, um eine 3D-Ansicht zu demonstrieren. Das System kommt somit zu dem Nutzer und nicht umgekehrt“, so Tönnis weiter.

Standard-Hardware macht Virtual Reality-Systeme erschwinglicher
Da sich die FRAVE aus Geräten für den Endverbraucher zusammensetzt, ist es deutlich billiger als eine CAVE. Das könnte die Verbreitung von Virtual Reality-Systemen unterstützen. Ein weiterer Pluspunkt der FRAVE: Ihr Platzbedarf ist geringer. Da die CAVE normalerweise mit Rückprojektion arbeitet, ist hinter den Projektionsflächen viel Raum erforderlich. Sie benötigt mindestens 8 x 8 x 8 Meter, bei der FRAVE reichen schon 3 x 3 x 3 Meter aus. Das erleichtert den Einbau und einen eventuellen Umzug.

Die Forscher an der TUM- Informatik nutzen die FRAVE, um Simulationsdaten zu betrachten. So wird in einem Projekt mit der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) die Landschaft von Saudi-Arabien virtuell dargestellt. Im Gegensatz zu bestehenden virtuellen Globen wie Google Earth wird dieses System auch Bilder über und unter die Erdoberfläche zeigen. In einer weiteren Forschungskooperation sollen in der FRAVE CO2-Abscheidungs- und Speicherungsprozesse simuliert werden, um die Erdölgewinnung zu optimieren.

Technische Daten
Bildschirme: 10 3D Full-HD (1920x1080) Plasma-Bildschirme Panasonic TX-P65VT20E
Grafikkarten: 6 NVidia QuadroPlex 7000 mit Fermi-Architektur für Grafik und 6 Tesla C2070 CUDA-Grafikkarte für Simulationsdaten

Computer: 6 Dual-Quad-Core mit je 24 GB RAM und 8 TB Festplatte

Kontakt
Dr. Marcus Tönnis
Technische Universität München
Fakultät für Informatik
Boltzmannstraße 3
85748 Garching
Tel. 089/289-17083
E-Mail: toennis@in.tum.de

Dr. Ulrich Marsch | Technische Universität München
Weitere Informationen:
http://www.tum.de

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