Von der virtuellen Kinderstube bis zum gläsernen Patienten

INI-GraphicsNet stellt Preisträger im Ideenwettbewerb zur virtuellen und erweiterten Realität

In imaginäre Welten eintauchen, das konnten bis vor zehn Jahren nur die Zuschauer von Science-Fiction-Filmen. Heute gehört die Technologie der Virtual Reality (VR), der Virtuellen Realität zum unverzichtbaren Instrumentarium in den Forschungs- und Entwicklungsabteilungen namhafter Unternehmen. Neben VR zählen Experten die Augmented Reality (AR), die so genannte Erweiterte Realität zu den Schlüsseltechnologien der Zukunft. Deren Einsatz könnte für Unternehmen im globalen Wettbewerb zum entscheidenden Faktor werden.
»VR und AR werden Entwicklung, Produktion, Montage und Wartung revolutionieren«, prognostiziert Prof. José L. Encarnação. Der Leiter des INI-GraphicsNet sieht neben dem Einsatz im produzierenden Gewerbe insbesondere in komplexen Arbeitsbereichen wie der Medizin große Potenziale für diese Technologien. Aber auch in Aus- und Weiterbildung, Medien und im kulturellen Sektor werden AR und VR zukünftig eine bedeutende Rolle spielen.
Um die Entwicklung der neuen Simulationstechnologien zu fördern, initiierte das Bundesministerium für Bildung und Forschung einen Ideenwettbewerb zur Virtuellen und Erweiterten Realität. Ministerin Bulmahn: »der Wettbewerb will einen Anstoß geben, neue Anwendungsfelder zu erschließen und einen Kompetenzvorsprung des Standorts Deutschland zu erreichen«. Die interdisziplinäre FuE-Zusammenarbeit von Unternehmen, Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen soll Wissen bündeln um den Einsatz von VR- und AR-Technologien in der Wirtschaft weiter voranzutreiben.
Im Juli prämierte das BMBF in einer ersten Stufe 25 von 173 eingereichten Ideenskizzen: an acht davon sind Institutionen des Forschungsnetzwerkes INI-GraphicsNet maßgeblich beteiligt; bei sechs ausgezeichneten Projektideen sind das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung (IGD) bzw. das Zentrum für Graphische Datenverarbeitung (ZGDV) Konsortialführer.
Dieses Ergebnis zeigt die Kompetenzen und enorme Bandbreite des INI-GraphicsNet auf dem Sektor der Virtuellen und Erweiterten Realität: Die Forscher der Entwicklungsabteilungen erschließen mit ihren Arbeiten das immense Potenzial von VR- und AR-Anwendungen: Intuitive Interaktionsmechanismen wie Sprache, Gestik und Mimik werden zukünftig einen effizienten Umgang mit Daten und Prozessen ermöglichen. Haptische Ausgabegeräte vermitteln dem Nutzer wie sich das computergenerierte Objekt anfühlt. Die Erweiterte Realität bietet den doppelten Durchblick: Der Betrachter erhält über eine Datenbrille oder ein Display zusätzliche Informationen eingeblendet, die die reale Umgebung teilweise überlagern. Die im folgenden vorgestellten acht prämierten Projektideen geben Einblick in Szenarien, die den Menschen künftig in Beruf, Alltag und Freizeit begleiten:

Medarpa
Ein frei schwenkbares, halbtransparentes Display kann zum Ausgabemedium der Zukunft werden – diese Idee verfolgen die Forscher im Projekt Medarpa. So könnte sich ein Arzt bei der Operation über das Display wichtige Patientendaten wie dreidimensionale Ultraschallaufnahmen in sein Blickfeld einblenden lassen und müsste den Blick nicht von der Eingriffsstelle abwenden. Die Projektpartner unter der Konsortialführung des ZGDV sehen in Training und Schulung von medizinischem Personal weitere bedeutsame Anwendungsfelder. Auch im Bereich Service und Wartung könnte das Display erfolgreich eingesetzt werden.

GEIST
Wie die Geschichte von Städten und Landschaften lebendig und anschaulich präsentiert werden kann zeigt die Ideenskizze GEIST: Besucht der Tourist ein Museum, eine historische Kulturstätte oder begibt er sich auf einen Rundgang durch die Stadt, ergänzen virtuelle historische Figuren und Vorgänge, die in die reale Umgebung eingeblendet werden, die übliche Darstellung. Mit der entsprechenden Ausrüstung kann zukünftig nicht nur die Städtetour sondern auch der Geschichtsunterricht zum Erlebnis werden. Das Konsortium unter der Führung des Fraunhofer IGD will für verschiedene Nutzergruppen in Schule, Kultur oder Tourismus unterschiedliche Szenarien entwickeln.

Realit@in
Kinder wachsen heute selbstverständlich mit Medien und Computerspielen auf. Die Ideenskizze Realit@in – Konsortialführer ist hier das ZGDV – zeigt, welche Potenziale und Chancen VR/AR-Technologien für die Erziehungsarbeit in Kindergärten haben können: In virtuellen Spielstuben könnten Kinder zukünftig allein oder in Gruppen spielen und lernen. Via Internet können Sie darüber hinaus mit Spielkameraden in weitentfernten Kindergärten kommunizieren und gemeinsam Rollen-/ Bewegungsspiele und andere Aktivitäten durchführen.

Virtual-Try-On
Von der virtuellen Anprobe bis zum Maßschnitt – alles geschieht online. In »Virtual-Try-On« skizzieren Forscher des Fraunhofer IGD und deren Konsortialpartner dieses Szenario für Kunden einer Boutique oder eines virtuellen Kaufhauses. Neu entwickelte VR-Methoden sollen die exakte Textilsimulation ermöglichen, um die optimale Passform inklusive Faltenwurf individuell und in Echtzeit visualisieren zu können.

xVR – Extended Virtual Reality
Die Ideenskizze xVR – federführend im Konsortium ist das Fraunhofer IGD – verbindet die jeweiligen Vorteile von VR-Methoden und AR-Techniken. Multifunktionale Ausgabegeräte wie ein tischähnliches VR-Projektionsdisplay könnten 3D-Umgebungen schaffen, die sowohl VR – als auch AR-Darstellungen ermöglichen. Damit würden sich in Industrie und Forschung neue Varianten des telekooperativen Arbeitens ergeben. Enorm erweitert wären auch die Möglichkeiten der hybriden Modellierung und Montage eines Objektes im Rahmen so genannter Rapid-Prototyping-Szenarien.

OpenSG-Erweiterungen
Die Implementierung des neuen Standards OpenSG (Open Source Scenegraph) ist ein wichtiger Schritt, um zukünftig die komplexen dreidimensionalen Welten der VR und AR auf beliebigen Rechnern darstellen zu können.
Erweiterungen des OpenSG Standards zu entwickeln und zu erforschen, diese Idee verfolgt ein Konsortium aus renommierten deutschen Hochschulen und Forschungseinrichtungen. Unter Führung des ZGDV wollen die Partner das Rendering-API als weltweiten Standard für VR- und AR-Anwendungen etablieren. Nach dem Beispiel des Betriebssystems Linux soll der Quellcode über das Internet frei verfügbar sein.

Cave@work
Das Arbeiten in einer virtuellen Umgebung nahtlos in den Arbeitsalltag zu integrieren – dies ist die Idee der Projektskizze cave@work, an der das Fraunhofer IGD beteiligt ist. Die Konsortialpartner haben sich das Ziel gesetzt, kostengünstige und modulare VR-Arbeitsplatzkonzepte zu entwickeln. So würden vernetzte PC’s ein kabelloses Ortungssystem und mehrere Projektoren steuern. Mithilfe von professionellen VR-Autorenwerkzeugen könnten die Nutzer definierte Aktionen automatisch dreidimensional visualisieren.
Rendering-Systeme und optisches Tracking würden in diesem Zukunftsarbeitsplatz ebenso integriert sein wie die Autokalibrierung von Kameras und Displays.

your-guide.de
Eine neuartige interaktive Informations- und Präsentationstechnologie zu schaffen ist die Idee der Projektskizze your-guide.de, die das Fraunhofer IGD begleitet. Persönliche Service-Agenten unterstützen den Nutzer im Rahmen multimedialer Anwendungen – im Beruf und in der Freizeit. Die intelligenten und realistischen Charaktere könnten Routineaufgaben wie Termin- und Reiseplanung übernehmen. Sie sollen daneben auch als virtuelle Modeberater, Betreuer von Dienstleistungen oder Museumsführer zum Einsatz kommen.

Weitere Informationen zum Ideenwettbewerb zur Virtuellen und Erweiterten Realität finden Sie unter:

http://www.iid.de/vr/index.html oder
http://www.inigraphics.net

Das internationale Netzwerk der Graphischen Datenverarbeitung (INI-GraphicsNet) besteht aus dem Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung (IGD), dem Zentrum für Graphische Datenverarbeitung (ZGDV) e.V., beide in Darmstadt und Rostock, und dem Fachgebiet Graphisch-Interaktive Systeme (GRIS) der Technischen Universität Darmstadt. Weitere Institutionen des Netzwerkes sind das Fraunhofer-Anwendungszentrum für Computergraphik in der Chemie und Pharmazie (AGC) in Frankfurt, das Fraunhofer Center for Research in Computer Graphics (CRCG) in Providence, Rhode Island (USA), das Fraunhofer Centre for Advanced Media Technology (CAMTech) in Singapur und das Centro de Computação Gráfica (CCG) in Coimbra (Portugal).

Innerhalb des Netzverbundes sind an den sechs Standorten über 300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sowie mehr als 450 wissenschaftliche Hilfskräfte beschäftigt. Bei einem Haushalt von zirka 70 Millionen DM bildet das INI-GraphicsNet weltweit den grössten Forschungsverbund auf dem Gebiet der Graphischen Datenverarbeitung.

Weitere Informationen finden Sie im WWW:

• http://www.iid.de/vr/index.html
• http://www.inigraphics.net/