VIRTUAL REALITY VIRTUAL REALITY Gliederung

Gliederung
VIRTUAL REALITY
Vom ersten Flugsimulator zu
virtuellen Umgebungen
Thomas Jung
Definition „Virtuelle Realität“
Historische Wurzeln
Flugsimulatoren
Grafikhardware
Ein-/Ausgabegeräte
Ausblick
(Folien unter http://www.f4.fhtw-berlin.de/~tj/vrhist.pdf)
© Thomas Jung, [email protected]
[email protected]
Historische Wurzeln:
Immersion/Bilderwelten
Definition „Virtuelle Realität“
„Bezeichnung für eine mittels Computer simulierte
Wirklichkeit oder künstliche Welt, in die man sich
mithilfe der entsprechenden technischen
Ausrüstung scheinbar hineinversetzen kann„
(Meyers Lexikonverlag, 1997)
1930
Laterna Magica, 15. Jh. (u. a. Deutschland)
Guckkasten, 15. Jh. (u. a. Italien)
1940
1950
Computersimulierte Wirklichkeit
Technische Ausrüstung
Sich hineinversetzen
A Echtzeit-3DGrafik
A Stereo, HMD, Datenhandschuh
A Immersion, Bilderwelten
1960
1970
1980
1990
© Thomas Jung, [email protected]
2000
Immersion (2):
Rundpanoramen
Historische Wurzeln:
Stereoskopie
1787 patentiert Robert Barker Bildmaschine
1930
1940
1950
1960
1970
1980
Rundumbild, Ausstellungsgebäude und Beleuchtung
1798 Ausstellungsrotunde am Leicester Square
Jedes Jahr neues
900qm-Rundbild
bis ca. 1850
Meist Schlachtengemälde
Charles Wheatstone, 1838
1930
1940
1950
zunächst per Hand generierte Grafiken
Erfindung der Fotografie führt zum Durchbruch
Ab ca. 1842 Stereo-Daguerrotypien in Deutschland
1960
1970
Durch Kino
verdrängt
1980
1990
2000
Martin Engelbrecht, Augsburg
um 1720
© Thomas Jung, [email protected]
1990
© Thomas Jung, [email protected]
( Bildquelle: http://www.funorama.de/panorama.php )
2000
( Bildquellen: Kemner, Stereoskopie, Museum für
Verkehr und Technik Berlin, 1989, Wikipedia )
© Thomas Jung, [email protected]
1
Historische Wurzeln:
Flugsimulation
Immersion - Unterhaltung
Erste Pilotentrainer um 1910
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
Flugzeuge befestigt auf Kardangelenk mit Gegenwind
Edwin Albert Link
Teleview, 1921
1930
1940
Linktrainer, 1930
zunächst Simulation
mechanischer
Bewegungen
Simulation von
Instrumenten
ab ca. 1935
1950
1960
1970
1980
Erstes „grafisches
Anzeigegerät“
1990
Reddiffusion 1940
2000
( Bildquelle:, Wikipedia )
© Thomas Jung, [email protected]
2000
Historische Wurzeln:
Computergrafik
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
Erste graphischer Anzeige
Animation: springender Ball
Erste interaktive Grafik 1958
1930
(???)
Oszilloskop mit regelbarem Abflugwinkel, Auslösung
des Flugs per Knopf,
Willy Higginbotham, Brookhaven National Laboratory
DEC - PDP 1, 1961
„Erstes Computerspiel“
Starwar,
Steve Russell
© Thomas Jung, [email protected]
1940
1950
1960
1940
1950
1960
Mechanisches Tracking
Kathodenstrahlröhren
1970
1980
1990
2000
Sensorama, 1962
Motorradfahrt
3D-Filme, Stereosound, Gerüche
nur vereinfachter Prototyp
© Thomas Jung, [email protected]
(Bildquelle http://www.unites.uqam.ca/
AHWA/Meetings/2000.CIHA/Grau.html)
Flugsimulator mit
grafischer Ausgabe
General Electrics, 1963
Flugsimulator mit
Gouraud Shading
Evans & Sutherland, 1975
Bis zu 1200 Polygone
1980
1990
2000
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Weitere
Basis-Technologien
Head-Mounted-Display 1968
Erfinder Ivan Sutherland
Pionier der Computergrafik
Hatte 1963 Sketchpad-System
mit Lichtgriffel entwickelt
Kino mit großem Blickfeld
Kombination mehrerer
Projektoren
1970
Head-Mounted-Display/
Virtual Reality
1930
Cinerama, 1952
Computergestützte
Flugsimulatoren
Whirlwind Computer, MIT 1949
1930
Erster Stereo-Film
Anaglyphen-Verfahren
Polhemus-Tracker 1979
1930
1940
1950
1960
Erstes magnetisches Tracking-System
CrystalEyes-Brille
LCD-Shutter-Brille
Mitte der 1980iger-Jahre ?
Benötigt Röhrendisplay
1970
Datenhandschuh erst 1982
Erfindung von Tom Zimmerman und Jaron Lanier, MIT
Letzterer prägte vermutlich Begriff „Virtual Reality“
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1980
zum Vergleich: Anaglyphen-Verfahren 1853
W. Rollmann in Leipzig
1990
2000
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2
Virtual Visual
Environment Display
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
NASA AMES Research Center
1985
3D-Headtracker von Polhemus
HMD mit LEEP-Optik
3D-Audio, Crystal River’s Convolvotron
Rechner: DEC PDP 11-40
Graphiksystem: Picture System 2
von Evans and Sutherland
Wireframe-Darstellung!
Integration eines VPL-Datenhandschuhs 1986
Rechnerentwicklung:
3D-Grafikworkstations
SIGGRAPH 1988: Flugsimulator für unter 100T$
1930
SGI Iris 3120, Listenpreis 75000$, Motorola 68020
kein Z-Buffer, 1500 bis 2000 Polygone mit 3 bis 4 fps
1940
1950
1960
1970
1980
1990
Evans und Sutherland ESV5: 1990
Einstiegsmodell
20.000 Pol./Sek. für 50.000 Euro
SGI Iris Indigo 1992
ca. 12.000 bis 25.000 Euro
200.000 Vektoren/Sek., 40 Millionen Pixel/Sek.
keine Texturierung
(Bildquelle http://www.uni-weimar.de/architektur/InfAR/forschung/orthesen )
2000
© Thomas Jung, [email protected]
2000
Computerspiele mit
subjektiver Perspektive
Räumlich-Immersive
Displaysysteme
Wolfenstein-3D, 1992
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
ID-Software
erstes „3D-Spiel“ für PC
DOOM, 1993
ID-Software
verbesserte Engine
indiziert
Descent, 1994
6DOF-Engine
HMD-Unterstützung
© Thomas Jung, [email protected]
1930
1940
1950
1960
1970
2000
1950
1960
1970
1980
SARCOS 1997
CyberSphere 1998
J. Eyre VR Systems UK
Walkthrough Simulator
Iwata et al. Tsukuba Uni, 1999
1990
2000
Wolfgang Krüger et al.
GMD-Birlinghoven bei Bonn
© Thomas Jung, [email protected]
( Bildquelle: http://netzspannung.org )
Heinrich-Hertz-Institut ca. 1995
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
© Thomas Jung, [email protected]
Responsive Workbench 1994
Autostereoskopische
Displays
Darken et al. 1997
1940
Carolina Cruz-Neira et al.
University of Illinois
4 Seiten, Tracking
1990
Omni-Directional Treadmill
Individual Soldier Mobility
Simulator
CAVE Automated Virtual
Environment 1992
1980
Locomotion Interfaces
1930
© Thomas Jung, [email protected]
2000
Mehrere Betrachterpositionen
Bildtrennung durch Linsenraster
Holotron, ICE Ölsnitz 1999
Beliebig viele Betrachterpositionen
Zeitliches Multiplexing der Bilder
6", 575Hz, Monochrom
Volumetric Display 2001
Actuality Systems
Echte volumetrische Darstellung
198 Scheibenstellungen mit
768*768 Pixel
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3
Office of the Future
Ausblick: Räumlich-Immersive
Display-Umgebungen
(University of North Carolina, seit 1998)
1930
1940
Vision Gemeinsame Verteilte Arbeitswelten
Kombination von 3DGrafik und Computer Vision
Erfassung von 3D-Objekten, die auch als
Projektionsflächen dienen
1930
1940
1950
1950
1960
1960
1970
1970
1980
1980
1990
2000
Ideenskizze 1998
Teleimmersionstestbett 2000
© Thomas Jung, [email protected]
(Bildquelle: http://www.cs.unc.edu/Research/stc/ )
2000
1940
1950
1950
1960
1960
1970
1970
1990
2000
Augmented Reality: Kombination von realer
und virtueller Welt
© Thomas Jung, [email protected]
Rechts
LDT-Gera (Jenoptik) 2000
größeres Farbspektrum
unbegrenzte Tiefenschärfe
© Thomas Jung, [email protected]
Auswertung von Muskelsignalen
1930
1940
1980
Links
Laser-Projektion
Ausblick:
Neuronale Interfaces
Retinal Display 2001
Firma Microvision, WA
Daimler Chrysler 1999
keine Leinwand erforderlich
1990
Ausblick:
Head-Mounted-Displays
1930
Quellentrennung mit dem
Infitec-Verfahren
Nasa - Ames Research Center 2000
Neuroprothetik – Implantate
FhG- IBMT 2000
Brain-Computer-Interfaces
Mittels EEG, z.B. Cursor-Steuerung
1980
1990
2000
© Thomas Jung, [email protected]
(Bildquellen: www.ibmt.fhg.de www.nasa.gov)
Zusammenfassung
Guckkasten und Laterna Magica 15. Jh.
ca. 1790 Rundpanoramen
ca. 1840 Stereoskopie
1910-1940 frühe Flugsimulatoren
1949 erste Grafische Anzeige
ca. 1960 Flugsimulatoren mit grafischer Anzeige
1968 Head-Mounted-Display (Ivan Sutherland)
1982 Datenhandschuh und Begriff „Virtual Reality“
1985 VIVED-System
Ende der 1980iger 3D-Grafikworkstations
Anfang der 1990iger 3D-Computerspiele auf PC
1992 CAVE
Ende der 1990iger Locomotion Interfaces
© Thomas Jung, [email protected]
VIRTUAL REALITY
Vom ersten Flugsimulator zu
virtuellen Umgebungen
Thomas Jung
(Folien unter http://www.f4.fhtw-berlin.de/~tj/vrhist.pdf)
[email protected]
4