Virtuelle Realität und Haptik

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Die Kommunikation zwischen Mensch und Computer, d.h. der Austausch von Informationen und die Interaktion mit der Maschine, folgt heutzutage allgemein anerkannten Paradigmen. Die Schnittstelle zum Computer besteht in den meisten Arbeitsumgebungen aus Bildschirm, Drucker, Tastatur und Maus, seltener Kopfhörer und Mikrofon oder einem Grafiktablett. Mit diesen Werkzeugen arbeiten viele Menschen selbstverständlich, aber die Arbeit hiermit muss erlernt werden und ist keineswegs intuitiv. Wer sich noch an die ersten "Gehversuche" mit der Maus erinnern kann, mag hier zustimmen. Es besteht die Frage, ob es möglich ist, eine sehr viel intuitivere Art und Weise zu finden, mit dem Computer zu arbeiten. Am Welfenlab erforschen wir solche Fragestellungen. So ist es eine Möglichkeit, eine Virtuelle Realität zu schaffen, die der Realen Welt nachempfunden ist, mit den gleichen Naturgesetzen, Objekten, etc. Da der Mensch daran gewöhnt ist, mit der Realen Welt zu interagieren, könnte eine derartige Schnittstelle, eine intuitive Bedienung ermöglichen.


Die Virtuelle Realität ist also eine künstliche Umgebung, die der Wahrnehmung unserer Wirklichkeit so weit wie möglich entsprechen soll. In den vergangenen Jahren wurde dabei der Schwerpunkt auf die Computergrafik und geringer auf die Akustik gelegt, was dazu führte, dass die künstlich erzeugten Welten in ihrer graphischen Darstellung teilweise nicht mehr von der Realität zu unterscheiden sind. Im Gegensatz dazu ist die Einbeziehung anderer Sinne gering.
Dass die Kombination von verschiedenen Sinnen die Effizienz in der Interaktion erhöhen kann - man spricht dann von multi-modaler Interaktion - wurde recht früh erkannt, aber erst in den letzten Jahren langsam vorangetrieben.

• HAPTEX - HAPtic sensing of virtual TEXtiles war ein von Dezember 2004 bis November 2007 durch das sechste Rahmenprogramm (FP6) der Europäischen Union gefördertes Projekt. Dabei wurden reale Textilien in einer virtuellen Umgebung möglichst realistisch dargestellt (optisch und haptisch). Unser Verantwortungsbereich war die Entwicklung des haptischen Renderers.
  Im Rahmen des Projektes wurde ein Video produziert, dass das System und seine Anwendung demonstriert:

• Haptik, VR und CAD in der Automobil-Industrie, Kooperation von 1997-2005 mit dem Volkswagen VR Research Labor, führte zu zwei externen Dissertationen von Mitarbeitern des Volkswagen VR Research Labors.
  

• Nadia Magnenat-Thalmann, Pascal Volino, Ugo Bonanni, Ian R. Summers, Massimo Bergamasco, Fabio Salsedo, Franz-Erich Wolter. From Physics-based Simulation to the Touching of Textiles: The HAPTEX Project. In The International Journal of Virtual Reality 6 (2007), no. 3, 35-44.
• Niklas Peinecke, Dennis Allerkamp, Franz-Erich Wolter. Generating Tactile Textures Using Periodicity Analysis. In Proceedings of Cyberworlds 2007.
• Guido Böttcher, Dennis Allerkamp, Franz-Erich Wolter. Virtual Reality Systems Modelling Haptic Two-Finger Contact With Deformable Physical Surfaces. In Proceedings of Cyberworlds 2007.
• Marco Fontana, Simone Marcheschi, Federico Tarri, Fabio Salsedo, Massimo Bergamasco, Dennis Allerkamp, Guido Böttcher, Franz-Erich Wolter, Alan C. Brady, Jianguo Qu, Ian R. Summers. Integrating Force and Tactile Rendering Into a Single VR System. In Proceedings of Cyberworlds 2007.
• D. Allerkamp, G. Böttcher, F.-E. Wolter, A.C. Brady, J. Qu, I.R. Summers. A Vibrotactile Approach to Tactile Rendering. The Visual Computer , 23(2):97 – 108, 2007.
• D. Allerkamp, G. Böttcher, A.C. Brady, J. Qu, I.R. Summers, F.-E. Wolter. Tactile Rendering: A Vibrotactile Approach. In Proceedings of HAPTEX '05 - Workshop on Haptic and Tactile Perception of Deformable Objects. Division of Computer Graphics, University of Hannover, December 2005.
• P. Volino, P. Davy, U. Bonanni, N. Magnenat-Thalmann, G. Böttcher, D. Allerkamp, F.-E. Wolter. From measured physical parameters to the haptic feeling of fabric. In Proceedings of HAPTEX '05 - Workshop on Haptic and Tactile Perception of Deformable Objects. Division of Computer Graphics, University of Hannover, December 2005.
• F. Salsedo, M. Fontana, F. Tarri, E. Ruffaldi, M. Bergamasco, N. Magnenat-Thalmann, P. Volino, U. Bonanni, A. Brady, I. Summers, J. Qu, D. Allerkamp, G. Böttcher, F.-E. Wolter, M. Mäkinen, H. Meinander. Architectural Design of the Haptex System. In Proceedings of HAPTEX '05 - Workshop on Haptic and Tactile Perception of Deformable Objects. Division of Computer Graphics, University of Hannover, December 2005.

• PhD Thesis. Modeling VR systems for haptic interaction with mechanical objects especially textiles. Guido Böttcher (in progress).
  
• PhD Thesis. Generation of Stimuli Supporting Tactile Perception of Textiles in a VR System. Dennis Allerkamp (in progress).
• PhD Thesis. Virtual Reality Methods for Industrial Interior Design in Automotive Engineering. Malte Schulze, Volkswagen AG, Virtual Reality Lab, 2005.
• PhD Thesis. Virtual Assembly and Disassembly via Flexible Components using Adapted Force Feedback Devices. Ralf Rabätje, Volkswagen AG, Virtual Reality Lab, 2002.