Virtuelle Realität
Interaktion: Selektion
Dr. Thies Pfeiffer
Termin: Freitags, 10:15 Uhr
Raum:T2-205
Überblick
Inhalte der letzten Veranstaltung: Interaktion/Navigation
- Navigationsverfahren
- Laufen/Walking
- Steuern
- Planen
- Manipulieren
Überblick
Inhalte dieser Veranstaltung
- Selektionsverfahren für die Virtuelle Realität
Interaktion: Selektion
Selektion
Selektion
- Auch bekannt als Picking oder Zielauswahl (target acquisition)
- Auswahl eines Objektes in der Virtuellen Realität
- Ziel abhängig vom Kontext
- Bekanntmachen einer Objektinstanz als Reaktion auf eine Anfrage vom System
- Anstoßen von internen Prozessen, die dann z.B. zu Reaktionen wie der Anzeige von zusätzlichen Informationen oder funktionalen Änderungen der Welt führen (Schalter, etc)
- Interaktionsfokus setzen für weiterführende Manipulationsprozesse
Selektion
Selektion: Teilaufgaben
- Indikation des Objektes
- Bestätigung der Selektion
- Rückmeldung des Systems
Selektion: Parameter
Parameter der Selektion
- Objekteigenschaften
- Entfernung und Richtung des Zielobjektes
- Größe des Zielobjektes
- Kontexteigenschaften
- Dichte der Objekte in der lokalen Umgebung des Ziels
- Anzahl der Zielobjekte
- Sichtbarkeit des Zielobjektes
Selektion: Eigenschaften der Eingabegeräte
Eigenschaften der Eingabegeräte
- Freiheitsgrade
- Grad der Integration der Freiheitsgrade
- Wieviele Freiheitsgrade können gleichzeitig manipuliert werden?
- Typischerweise gilt: je besser die Integration, desto einfacher zu bedienen
Selektion: Typische Probleme
Typische Probleme bei der Selektion
- Zittern (durch Tracking-System oder natürliches Zittern)
- Unterscheidung zwischen Vordergrund und Hintergrund
- mehrere Vordergrund-Objekte hintereinander
- kleines Vordergrund-Objekt vor großem Vordergrund-Objekt
- kein Objekt getroffen, aber nahe dran an mehreren
Selektion: Vorstellung verschiedener Verfahren
Selektion: Berühren / Touching
Berühren / Touching
- Informationen
- isomorphe Bewegung eines Berührpunktes
- Indikation und Auswahl durch "Berührung" des Zielobjektes (technisch: Kollision des Berührpunktes mit dem Objekt)
- Vorteile
- Nachteile
- Midas-Touch: versehentliches Berühren, z.B. während der Navigation
- nur im Nahbereich in Reichweite der Arme einsetzbar
Selektion: Zeigen / Pointing
Zeigen / Pointing
- Informationen
- Auswahl von Objekten jenseits der Reichweite
- erfordert Akt der Indikation über eine Positions- und Richtungsangabe
- erfordert eine Auswahl, z.B. über Schalter oder Sprachbefehl
- Vielzahl von Verfahren bereits entwickelt
- Unterscheidungsmerkmale der Verfahren
- Art der Richtungsangabe
- Form des Auswahlvolumens
- Vorteile
- besser als berührungsbasierte Verfahren: höhere Reichweite und geringere Bewegung
- Nachteile
- Operationsraum nur kreisförmig
- Spätere Translation erst einmal nur kreisförmig um den Nutzer und Rotation nur um eine Achse
Selektion: Put-that-there
Put-that-there
- Informationen
- Klassiker von 1979/80
- entwickelt am MIT
- Multimodale Interaktion mit Sprache und Gestik
- Einhändige Zeigegesten auf eine Projektion (zugegeben: keine virtuelle Realität in unserem Sinn)
- Richtungsweisend für die weitere Entwicklung
Selektion: Pointing / Ray-Casting
Pointing / Ray-Casting
- Informationen
- Benutzer zeigt auf Zielobjekt mit einem virtuellen Strahl
- Strahl gibt die Richtung an
- zum Beispiel über ein Tracking der Handposition und -orientierung
- Darstellung des Strahls entweder als kurzes Liniensegment, oder als unendlicher Strahl
- Definition: $\vec{p}(d) = \vec{p_{pos}} + d \vec{p_{orient}}$
- Nachteile
- Genauigkeit sinkt mit steigender Entfernung durch Meßfehler und Unruhe in der Hand
Selektion: Zweihändiges Zeigen / Two-handed Pointing
Zweihändiges Zeigen / Two-handed Pointing
- Informationen
- Variante des einhändigen Zeigens
- erste Hand gibt den Ursprung an
- zweite Hand bestimmt durch relative Position zur ersten Hand die Richtung
- Definition: $\vec{p}(d) = \vec{p_{pos1}} + d (\vec{p_{pos2}} - \vec{p_{pos1}})$
- Vorteile
- Distanz der Hände kann zur Festlegung der Entfernung verwendet werden (aktives Ende des Zeigestrahls)
- Einbezug der Orientierung der Hände kann zur Krümmung des Strahls verwendet werden, um Hindernisse zu umgehen
Selektion: Flashlight
Flashlight
- Informationen
- Statt eines Strahls wird ein Kegel als Auswahlvolumen eingesetzt
- Analogie: Taschenlampe / Flashlight
- Vorteile
- Höhere Toleranz bei der Indikation der Zielobjekte
- Nachteile
- Mit zunehmender Distanz steigt die Schwierigkeit Objekte in dichten Umgebungen auszuwählen
- Dann: bei mehreren Objekten das wählen, was näher an der Achse des Kegels liegt (Winkelmaß), bei gleichem Abstand zur Achse dasjenige wählen, was näher zum Zeigenden liegt
Selektion: Aperture
Aperture
- Informationen
- Variante des Flashlight-Verfahrens
- ermöglicht zusätzlich noch die dynamische Veränderung des Öffnungswinkels
- weiterhin wird noch eine Greiforientierung am Ende des Zeigestrahls modelliert:
über die Ausrichtung zweier kleiner Blöcke (stilisierte Hand) kann zwischen
verschiedenen Objekten als Ziel an Hand der Hauptachsen unterschieden werden
- Vorteile
- Besserer Umgang mit dichten Auswahlbereichen
- Leichtere Unterscheidung zwischen sehr nahe gelegenen Objekten mit unterschiedlicher Hauptorientierung
Selektion: Image-Plane Techniken
Image-Plane Techniken
- Informationen
- 3D Auswahl über Selektion auf 2D Projektion (Image-Plane Ebene der Projektionstechnik)
- Sticky-Finger-Technik: ähnlich zu Aperture, nur ersetzt hier das Auge die erste Hand
- Head-Crusher-Technik: mit Daumen und Zeigefinger wird das Zielobjekt "umfasst"
- Vorteile
- Simulation von direkter Berührung
- Nachteile
- wie bei den Pointing-Verfahren
Selektion: Virtuelle Hand
Virtuelle Hand
- Informationen
- Darstellung einer virtuellen Hand an der exakten Position der realen Hand
- isomorphe Bewegung
- Vorteile
- Nachteile
- eingeschränkt auf Interaktion im Nahbereich (Reichweite)
Selektion: Go-Go Hand
Go-Go Hand
- Informationen
- Variante der Virtuellen Hand
- angelehnt an Inspector Gadget
- Vorteile
- im Nahbereich intuitive Virtuelle Hand
- im äußeren Nahbereich Skalierung bis in den Fernbereich durch nicht-lineare Übertreibung
- Studien belegen, dass die Technik leicht verständlich ist
- Nahtloser Übergang von Nah- zu Fernselektion
- Nachteile
- immer noch eingeschränkter Zugriff auf entfernte Objekte
- Präzision im Fernbereich durch die Übertreibung gering
- im Fernbereich der Zeigetechnik unterlegen
Selektion: World-in-Miniature
World-in-Miniature
- Informationen
- verkleinerte Darstellung der Welt, bzw. eines Ausschnitts
- evtl. Manipulation der Darstellung möglich (Exploration)
- Interaktion mit den Minaturen möglich
- Vorteile
- gute Erreichbarkeit des Fernbereichs
- Nachteile
- nur für große Objekte geeignet
- begrenzte Größe der Welt
Selektion: Blickbasierte Selektion
Blickbasierte Selektion
- Informationen
- basiert auf Pointing
- bestimmt die Zeigerichtung über die Blickrichtung
- Auswahl durch Verweilen (Dwelling), Blinzeln, Sprachkommando oder andere Schalter
- Vorteile
- schnell
- genau
- Hände frei für andere Interaktionen
- Nachteile
- gewöhnungsbedürftig
- erhöhter Geräteaufwand
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Inhalte dieser Veranstaltung
- Selektionsverfahren für die Virtuelle Realität
Ausblick
Termin 09 - Interaktion: Manipulation
- Verfahren zur Manipulation in der virtuellen
Welt
Termin 10/2 - Visionen in den Medien
- Kurzer Überblick über Vision zum Thema Virtuelle Realität in den Medien