Autofahrt im Virtual Reality Labor

Die Fakultät für Maschinenwesen der Technische Universität Dresden hat gestern, Freitag, eine neuartige 3D-Projektsionstechnik vorgestellt. In einem „Virtual Reality Labor“ werden Bewegungen innerhalb eines dreidimensionalen Objektes, Simulationen von Fabrikhallen oder Studien über das Verhalten im Straßenverkehr ermöglicht. Das zentrale Stück des Labors ist der Cave Automatic Virtual Environment (Cave), ein dunkler Raum in dem die dreidimensionalen Bilder entstehen.

Bisher entwickelte Caves werden als Visualisierungselement vor allem für den Fahrzeug-, Schiff- oder Flugzeugbau eingesetzt, um Modelle zu beurteilen und verändern zu können. Ralph Stelzer, Professor für Konstruktionstechnik an der TU Dresden, sieht im Gespräch mit pressetext aber weit reichende Einsatzmöglichkeiten für die dreidimensionale Projektionstechnik. „Überall wo Interaktion zwischen Maschine und Mensch gefordert ist, kann der Einsatz einer Cave hilfreich sein“, so Stelzer.

„Das ist schon der Bereich, wo der Einsatz derzeit sehr wichtig ist“, so Stelzer zum Einsatz im Transportmittelbereich. Darüber hinaus wird Cave aber auch für Objekte eingesetzt, die man sonst nicht testen könne wie Satelliten, bei deren Test man Schwerelosigkeit simulieren muss. Auch in der Medizin ist der Einsatz von Caves von Vorteil. So können Organe modelliert oder Implantate geplant werden. „Gerade Mediziner nutzen Cave, um ihre Studenten zu schulen“, erklärt Stelzer. Aber auch Trickfilme würden in Caves vorbereitet werden. Während die jeweilige Szene auf die Wände der Caves projiziert wird, bewegt sich ein Mensch darin, der später durch eine animierte Figur ersetzt wird. Dieses Motion-capturing soll möglichst realistische Bewegungen in einem Trickfilm sicherstellen.

Neben neuen Technologien hebe vor allem die Kombination mehrer Features das Virtual Reality Labor von bereits bestehenden 3D-Projektionstechniken ab. Gegenüber bereits eingesetzten zumeist quadratischen Caves, unterscheidet sich jene der TU Dresden durch ihre quaderförmige Figur. Bilder werden von fünf Seiten in den Raum projiziert, durch die längliche Form wird die gesamte Bildfläche benutzt. Die Seitenwände des Raumes bestehen aus Acrylscheiben, der Boden aus einer Glasplatte. Hinter jeder Fläche befinden sich jeweils zwei Projektoren, die so von außen über einen Spiegel Bilder in den Raum projizieren. Bei einer Höhe von 2,40 Metern und einer Länge von 3,60 Metern können sowohl Menschen als auch größere Gegenstände problemlos in der Cave untergebracht werden. Mit einer Spezialbrille, die der Betrachter im Cave trägt, werden die verschiedenen Projektionen zu einem dreidimensionalen Bild vereint. Der Betrachter kann das entstehende dreidimensionale Objekt nicht nur von verschiedenen Seiten betrachten, sondern sich sogar hineinbegeben. Über im Raum installierte Kameras werden die Kopfbewegungen des Betrachters erfasst und an das Computersystem weitergegeben. Durch dieses Tracking-System wird das projizierte Bild stets an die veränderte Perspektive angepasst. Zusätzlich kann der Betrachter mittels eines Flysticks, ähnlich einer Computermaus, einzelne Objekte innerhalb des 3D-Modelles bewegen. „Wir arbeiten daran, dass man das Objekt mit der Hand anfassen kann“, ergänzt Stelzer. Dies soll durch den Einsatz eines Handschuhs möglich gemacht werden, dessen Sensoren die Berührungen an den Computer übertragen.

Ein weiterer Vorteil des neuen Caves ist das Infitec-Systems, durch dessen Einsatz Stereobilder erzeugt werden können. Dadurch werde es beispielsweise möglich, mehrere Benutzer innerhalb des Caves mit verschiedenen Modellen zu versorgen, erläutert Stelzer. Dieses erst einige Jahre alte System treffe man heute noch sehr selten in Caves an. Neben dem Einsatz von LCD-Projektoren anstelle von Röhrenprojektoren, gilt der Einsatz von Tönen als weiteres Feature des Caves. So könne beispielsweise geprüft werden, wie eine Fabrikhalle möglichst ökonomisch genutzt werden kann, welcher Lärm Arbeitern zumutbar ist und wodurch deren Aufmerksamkeit gestört wird. Auch das Verhalten von Menschen im Straßenverkehr kann in dem Cave anhand der Simulation einer Autofahrt untersucht werden. Das Modell sei dabei so realistisch, dass man sich bei einem nähernden Ast ducken müsse.

Die Investitionsmittel für die Entwicklung einer Cave, wie jener der TU Dresden liegen bei mindestens einer Mio. Euro, sagt Stelzer. Andere Virtual Reality-Technologien, die zumindest räumliches Sehen ermöglichen seien aber bereits wesentlich preiswerter zu haben. Von der Integration dieser Technologien in den betrieblichen Alltag sei man jedoch heute nicht mehr allzu weit entfernt, so Stelzer abschließend gegenüber pressetext.