Allgemeine Merkmale von virtuellen Realitäten

Definition: Unter virtueller Realität versteht man den Einsatz von Computertechnologie, um den Eindruck einer dreidimensionalen Umgebung zu erwecken, die Objekte mit einer räumlichen Gegenwart enthält.

Ein wesentlicher Vorteil derartiger virtueller Umgebung besteht in folgenden Punkten:

• Immersion, das Gefühl Bestandteil dieser Umgebung zu sein: Realisierung durch Displays, die das gesamte Gesichtsfeld des Beobachters umschließen und die meist an dessen Kopf befestigt sind und dessen Bewegungen zur Berechnung der Darstellung einbeziehen.
• Selbst-Gegenwärtigkeit, das Gefühl, sich an einem bestimmten Punkt in diesem Raum zu befinden: Realisierung durch ein möglichst großes Gesichtsfeld, das auch periphere Bewegungs- und Lokations-Hinweise enthält.
• Objekt-Gegenwärtigkeit, das Gefühl, daß die Objekte eine bestimmte räumliche Gegenwart relativ zum Beobachter besitzen: Realisierung durch angemessene dreidimensionale Darstellung und Interaktivität.

Eine gewisse Schwierigkeit unter dem Human-Factors-Gesichtspunkt bereitet dabei, daß noch keine entsprechenden Interaktionsparadigmen etabliert sind und daß die Benutzerakzeptanz teilweise nur sehr gering ist (insbesondere bei schwacher Performanz oder einer schlechten Benutzerschnittstelle). Bei funktionierenden Applikationen ist die Akzeptanz dagegen oft sehr hoch.

Virtuelle Realitäten bieten die Möglichkeit der interaktiven Visualisierung von komplexen Sachverhalten. Unter Visualisierung versteht man in diesem Zusammenhang die graphische Aufbereitung (rendering) von numerischen (meist mit dem Computer bestimmten) Daten. Bestimmte Merkmale dieser Graphiken ermöglichen weitergehende Einsichten in die Struktur der Daten, beispielsweise durch Betrachten von Strömungslinien oder Oberflächen gleicher Merkmale (isosurfaces). Diese Art der Umformung kann in drei Abschnitte untergliedert werden:

1. Rohdaten liegen auf einem Speichermedium vor (datenintensiv);
2. Herausarbeiten der geometrischen Struktur durch Berechnungen (rechenintensiv);
3. Graphische Aufbereitung der Geometrie (graphikintensiv).

Im Idealfall können diese Schritte in Echtzeit durchgeführt werden, wourch exploratives Verhalten des Benutzers gefördert wird (anstelle der Erstellung von statischen Präsentationen). Voraussetzungen für eine derartige interaktive Manipulation der Daten sind eine hohe Rechnerleistung und eine direktmanipulative Benutzerschnittstelle, die die Aktionen des Benutzers kontinuierlich verfolgt.

Bryson nennt als Beispiel den virtuellen Windkanal, der eine Visualisierung von Datenmengen zur Dynamik von Strömungen (computational fluid dynamics, CFD) ermöglicht. Die einzelnen Bestandteile der Visualisierung werden durch getrennte Prozesse implementiert und der Benutzer kann sowohl mit dem Berechnungsprozessen (z.B. Veränderung von Parametern) als auch mit den Visualisierungsprozessen (z.B. andere Ansicht, Navigieren) interagieren.

Zur Reduzierung der sehr hohen Ansprüche an die hierbei eingesetzte Hardware (die 1995 etwa 1 Million Dollar kostete) soll das von Bryson vorgestellte Modell auf eine Client-Server-Architektur übertragen werden, bei der die einzelnen Clients nur die Visualisierung der Daten übernehmen. Dazu ist allerdings ein sehr schnelles Netzwerk erforderlich, außerdem erfolgt keine Performanzsteigerung beim Einbinden zusätzlicher Clients in das Netzwerk (da den einzelnen Rechnern bereits feste Aufgaben zugewiesen sind).

Last modified 10-29-98