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2010 | Buch

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Augmented Reality

Einblicke in die Erweiterte Realität

verfasst von: Marcus Tönnis

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Buchreihe : Informatik im Fokus

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Dieses Buch befasst sich mit der Überlagerung der realen Welt durch computergenerierte virtuelle Objekte. Die drei grundlegenden Bausteine dieser Erweiterten Realität, Darstellung, Tracking und Benutzerinteraktion, werden Schritt für Schritt eingeführt und miteinander in Zusammenhang gebracht. Übungen vertiefen den Stoff. Ein Überblick über existierende Anwendungen aus Forschung und Industrie rundet das Thema ab und gibt Anregungen für eigene Systeme. Ein Ausblick auf mögliche weitere Entwicklungen und Probleme schließt das Buch.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einführung in die Augmented Reality

Zusammenfassung

Wem zum ersten Mal der Begriff Erweiterte Realität (Augmented Reality, AR) und die zugehörigen Prinzipien erklärt werden, antwortet meistens folgendermaßen: ,,Das gibt es doch schon in den Kinofilmen, die im Computer nachbearbeitet werden“. Der Vergleich zu Kinofilmen ist allerdings nur teilweise richtig. Um die Unterschiede genauer zu erklären, beginnt dieses Buch mit der Aufschlüsselung der grundlegenden Paradigmen der Augmented Reality. Die nachfolgenden Kapitel beziehen schrittweise einzelne Technologien und Komponenten von AR-Systemen ein und entwickeln dann ein exemplarisches AR-System.

Marcus Tönnis

2. Darstellung virtueller Objekte

Zusammenfassung

Dieses Kapitel behandelt die zwei für die Darstellung von virtuellen Objekten notwendigen Hauptelemente, die softwaretechnischen Grundlagen für den Umgang mit räumlichen Strukturen und die Hardware, auf der die Ausgaben dargestellt werden. Zunächst einmal werden fundamentale Grundlagen der Computergrafik vorgestellt, anschließend werden weiterführende Konzepte wie Szenengraphen angesprochen. Aufbauend auf der Erstellung von 3-D-Objekten werden verschiedene Anzeigesysteme und -displays vorgestellt. Daran anschließend vertieft eine Übung den bearbeiteten Stoff. Dabei wird der Monitor des eigenen Rechners zu einem AR-Display gemacht. Die Übung überlagert ein statisches Bild mit einer AR-Darstellung. Das Kapitel schließt mit einem Überblick über nicht-visuelle Anzeigen, wobei vor allem auf akustische und haptische Anzeigen eingegangen wird.

Marcus Tönnis

3. Tracking

Zusammenfassung

Neben der Darstellung von virtuellen Objekten ist die Lagebestimmung der zweite zentrale Bestandteil von AR-Systemen. Die Lage des Betrachters, und oft auch die Lage wichtiger Gegenstände in der Umgebung oder der Ort, an dem virtuelle Objekte erscheinen sollen, müssen dem AR-System zur Verfügung stehen. Der Prozess der Lagebestimmung wird gemeinhin als Tracking bezeichnet.

Marcus Tönnis

4. Eingabe und Interaktion

Zusammenfassung

Bisher haben wir uns größtenteils mit der Darstellung von Informationen befasst. Wir haben gesehen, wie 3-D-Grafik erzeugt wird und welche Arten von Displays es gibt, um sie sichtbar zu machen. Weiterhin haben wir gesehen, was Tracking ist und wie man damit Systeme aufsetzen kann, die virtuelle Objekte an der gewünschten Position darstellen. Mit anderen Worten kann man sagen, dass wir fast ausschließlich die Ausgabe von Informationen dargestellt haben. Darum befasst sich dieses Kapitel mit der anderen Seite, der Eingabe von Daten und Informationen in ein AR-System. Zuerst werfen wir einen Blick auf Arten und Möglichkeiten der Eingabe, um uns danach mit der Interaktion mit AR-Systemen zu befassen. Auch dieses Kapitel beschließen wir mit einer Übung. Wir werden unser eigenes System so erweitern, dass wir nicht nur Objekte im Raum bewegen, sondern auch mit ihnen interagieren können.

Marcus Tönnis

5. Anwendungen und Erfahrungen

Zusammenfassung

Die letzten Kapitel haben die drei zentralen Elemente der AR studiert. Damit steht der Entwicklung eines eigenen AR-Systems eigentlich nichts mehr im Wege. Um Anregungen für eigene Anwendungen zu schaffen, stellt dieses Kapitel ein Spektrum bereits existierender AR-Anwendungen vor. Sie reichen von Prototypen und Forschungssystemen hin zu Systemen, die wirklich in bestimmten Bereichen genutzt werden. Bei jedem vorgestellten System wird, soweit möglich, der Bezug zu den in diesem Buch vorgestellten Techniken aufgebaut. Im Weiteren werden Erfahrungen der Entwickler des jeweiligen Systems wiedergegeben.

Marcus Tönnis

6. Ausblicke

Zusammenfassung

Die letzten Kapitel stellten die drei großen Bereiche der AR und verschiedene Anwendungen vor. Wir haben gesehen, wie ein AR-System dem Betrachter Informationen dargestellt, wie durch den Einsatz von Trackingsystemen die Positionierung von Objekten automatisiert wird und schließlich, wie wir mit AR Systemen interagieren können.

Wer aber beginnt, seine eigenen großen Pläne in einem eigenen System umzusetzen, wird schnell feststellen, dass eine Sache fehlt. Das Trackingsystem hat eine eng begrenzte Reichweite – wie können wir uns mit einem AR-System in einem größeren Gebiet bewegen?

Marcus Tönnis

7. Fazit

Zusammenfassung

Das vorhergehende Kapitel kann derart aufgefasst werden, dass wir bald in einer augmentierten Welt leben werden und jederzeit von weiteren Informationen und zusätzlichen 3-D-Objekten umgeben sind. Man neigt dazu, das Bild der Holobench aus Star Trek in die Realität zu übertragen. Virtuelle Objekte schmiegen sich perfekt in die Realität ein und sind nicht mehr von anderen zu unterscheiden. Die Zukunft ist nicht vorherzusehen, aber in den kommenden Jahren werden virtuelle Objekte noch als solche erkennbar sein. Sie werden nicht genau platziert sein, werden hier und da im Bild springen und nicht die plastische Tiefe von echten Gegenständen haben. Wie bei der VR sind die Erwartungen sehr hoch gesteckt und mit den in Augenblick zu Verfügung stehenden Mitteln nicht erreichbar. Es mag zu erwarten sein, dass die Kosten für qualitativ hochwertige Ausrüstung und der zeitliche Aufwand, um ein AR-System in Betrieb zu nehmen, in den kommenden Jahren sinken. Die Leistung von Grafikkarten und Prozessoren scheint in immer neue Dimensionen vorzustoßen und AR Frameworks werden langsam erwachsen.

Marcus Tönnis

Backmatter

Titel: Augmented Reality
verfasst von: Marcus Tönnis
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-642-14179-9
Print ISBN: 978-3-642-14178-2
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-14179-9

Springer Professional

Über dieses Buch

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einführung in die Augmented Reality

2. Darstellung virtueller Objekte

3. Tracking

4. Eingabe und Interaktion

5. Anwendungen und Erfahrungen

6. Ausblicke

7. Fazit

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