Virtual und Augmented Reality (VR/AR)

Description

Universelles Begleit- und Nachschlagewerk

Anschauliche Vermittlung theoretischer Grundlagen

Transfer auf praxisnahe Problemstellungen

Lernen Sie mit diesem Buch die Grundlagen der Virtuellen und Augmentierten Realität kennen Dieses Buch über die Virtuelle und Augmentierte Realität ist sowohl für Praktiker und Interessierte im Selbststudium als auch für Studierende geeignet. Letztere können es hervorragend als Begleitlektüre für entsprechende Lehrveranstaltungen, zum Beispiel in der Informatik nutzen. Die zweite Auflage wurde umfassend erneuert und erweitert. Mit ihrer Hilfe kann der Leser sein Verständnis für das Themengebiet rund um die VR und AR vertiefen. Thematisch schneidet das Buch viele Bereiche der Virtuellen und Augmentierten Realität an, darunter beispielsweise Wahrnehmungsaspekte der AR, Interaktionen in einer virtuellen Welt oder die mathematischen Basics für VR und AR. (105)

Einführung in Virtual und Augmented Reality - Wahrnehmungsaspekte von VR - Virtuelle Welten - VR/AR-Eingabegeräte und Tracking - VR/AR-Ausgabegeräte - Interaktionen in Virtuellen Welten - Echtzeitaspekte von VR-Systemen - Augmentierte Realität - Fallbeispiele für VR / AR - Authoring von VR/AR-Anwendungen - Mathematische Grundlagen von VR/AR 

Sujets

• Augmented Reality
• Virtual Reality
• Computer Graphics
• Computer Science
• Computer Vision
• Computers
• Informatique
• Velocidades características
• Visión artificial
• Electronic engineering
• Human?computer interaction
• Constitution of Sweden
• Image processing
• Technologie
• A
• VR
• Signal
• Vision
• Infographie

Informations

• Publié par: Springer Berlin Heidelberg
• Date de parution: 27 septembre 2019
• Nombre de lectures: 0
• EAN13: 9783662588611
• Langue: German, Middle High (ca.1050-1500)
• Poids de l'ouvrage: 4 Mo

Extrait

Hrsg.
Ralf Dörner , Wolfgang Broll , Paul Grimm und Bernhard Jung

Virtual und Augmented Reality (VR/AR)
Grundlagen und Methoden der Virtuellen und Augmentierten Realität 2. Aufl. 2019

Hrsg.

Ralf Dörner

Fachbereich Design, Informatik, Medien, Hochschule RheinMain, Wiesbaden, Deutschland
Wolfgang Broll

Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften, Technische Universität Ilmenau, Ilmenau, Deutschland
Paul Grimm

Fachbereich Angewandte Informatik, Hochschule Fulda, Fulda, Deutschland
Bernhard Jung

Fakultät für Mathematik und Informatik, TU Bergakademie Freiberg, Freiberg, Deutschland
ISBN 978-3-662-58860-4 e-ISBN 978-3-662-58861-1
https://doi.org/10.1007/978-3-662-58861-1
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Geleitwort

Virtual Reality ist eine Zukunftstechnologie, die zunehmend an Bedeutung in einer Vielzahl von Anwendungsgebieten in Forschung und Industrie gewinnt. Durch die rasante Entwicklung von Displayhardware, neuen Interaktionsgeräten und Trackingsystemen werden heute Virtual Reality Anwendungen entwickelt, die vor wenigen Jahren ausschließlich in großen Forschungslaboren realisierbar gewesen wären. Diese Technologierichtung wird in besonderem Maße durch deutsche Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen geprägt. Aus diesem Grund besteht ein Bedarf an einem deutschsprachigen Lehrbuch zur Ausbildung der nächsten Generation von Virtual Reality Spezialisten.
Das vorliegende Buch Virtual Reality und Augmented Reality (VR/AR) – Grundlagen und Methoden der Virtuellen und Augmentierten Realität entstand aus einer Initiative von international führenden Experten der Fachgruppe Virtuelle Realität und Augmented Reality der Gesellschaft für Informatik (GI). Die Fachgruppe unterstützt neben der Etablierung von neuen Forschungsrichtungen auch die Förderung des Nachwuchses, indem sie sich mit fachdidaktischen Fragestellungen beschäftigt. Umfragen innerhalb der Fachgruppe haben nicht nur den Inhalt dieses Buches beeinflusst, auch viele der Autoren sind aktiv in der Fachgruppe engagiert.
Neben technischen Themen geht das Buch auch auf Aspekte der Wahrnehmung, der Mensch – Computer Interaktion und auf mathematische Grundlagen ein. Es schließt eine Lücke im deutschsprachigen Raum, indem es den aktuellen Stand der Forschung durch Grundlagen und anwendungsorientierte Beispiele fachdidaktisch aufbereitet.
Ich bin davon überzeugt, dass dieses Buch bei einer breiten Leserschaft großes Interesse wecken wird. Der Inhalt des Buches ist von hoher technischer Qualität und wird einen wichtigen Beitrag zur zukünftigen Entwicklung dieser Disziplin leisten.
Universität Rostock
Sprecher der GI-Fachgruppe Virtuelle Realität und Augmented Reality
Prof. Dr. Oliver Staadt
September 2013

Vorwort zur Zweitauflage

Fortschritte in Wissenschaft und Technik werden heutzutage erwartet und sind eigentlich nicht überraschend. Zur Zeit des Erscheinens der Erstauflage dieses Buches im Jahr 2013 war eine VR-Brille noch mit Displays der Größe 640 × 800 Pixel ausgestattet und erlaubte ein Blickfeld von 110°. Es ist nicht verwunderlich, dass fünf Jahre später sich bereits Displays mit 1830 × 1440 Pixel und einem Blickfeld von 210° in VR-Brillen finden. Derartige Fortschritte sind allein schon Grund genug für uns, dieses Lehrbuch zu aktualisieren und eine neue Auflage zu veröffentlichen. Und das obwohl man gerade bei einem Lehrbuch, das Grundlagen vermitteln und das Fundament für die Beschäftigung mit aktueller Forschungsliteratur zu fortgeschrittenen Themen legen möchte, erwarten kann, dass Inhalte nicht allzu schnell veralten. So hat sich etwa an der Definition des Begriffes „Virtuelle Realität“ oder an der Art und Weise, wie Menschen Stereobilder wahrnehmen auch seit der Erstauflage nichts geändert. Vor diesem Hintergrund waren wir dann doch überrascht, wie viele Aktualisierungen vorzunehmen sind und es ist uns noch einmal bewusst geworden, welch ein dynamisches Feld Virtuelle und Augmentierte Realität (VR/AR) doch ist.
Ein Grund für diese hohe Dynamik ist sicherlich die Verfügbarkeit von leistungsfähiger VR/AR-Hardware zu relativ geringen Kosten. Weiterhin ist zu beobachten, dass nicht zuletzt durch die allgegenwärtige Digitalisierung VR/AR einen immer höheren Bekanntheitsgrad in der Bevölkerung hat. Dazu trägt u. a. bei, dass VR-Brillen beim Kauf eines Smartphones zum Teil sogar als kostenlose Mitgift enthalten waren, Spielekonsolen wie die Playstation VR seit 2016 auf dem Markt sind oder einfache VR-Brillen aus Pappe verschenkt werden. Der Branchenverband Bitkom e. V. hat 2017 in einer repräsentativen Umfrage unter 1000 Bundesbürgern herausgefunden, dass fast jeder fünfte Deutsche ab 14 Jahren schon eine VR-Brille benutzt und Virtuelle Welten erlebt hat. Dies führt auch dazu, dass in der Breite das Interesse an VR/AR steigt und immer mehr Anwendungsideen in Hochschulen, Unternehmen und Organisationen entwickelt werden. In der Zweitauflage spiegelt sich dies wider, indem die Fallbeispiele in Kap.  9 nicht nur aktualisiert, sondern auch neue Fallbeispiele aufgenommen wurden. Eine aufgrund der steigenden Relevanz von VR/AR für die Gesellschaft längst überfällige Beschäftigung mit ethischen, sozialen und rechtlichen Auswirkungen von VR/AR findet sich in Kap.  6 .
Eine besonders stürmische Entwicklung hat das Gebiet der AR seit der Erstauflage dieses Buches durchlaufen. In der Tat sind moderne Smartphones und Tablet-Computer, obwohl sie von ihren Nutzern meist primär nicht für AR erworben wurden, heute mit ihren Kameras, Sensoren und ihrer Rechenperformanz als Grundlage für AR-Systeme sehr gut brauchbar. Einflussreiche Firmen wie Google oder Apple stellen mit ARCore bzw. ARKit spezifische Pakete für die Entwicklung von AR-Apps zur Verfügung. Entsprechend stehen heute tausende neuer AR-Apps zur Verfügung, die auf Millionen potenzieller Nutzer warten – Nutzer, die bereits jetzt schon über die notwendige Hardware verfügen. Dieser Entwicklung tragen wir durch eine Umstrukturierung im Buch Rechnung, indem wir nicht wie in der Erstauflage das Thema AR in einem gesonderten Kapitel behandeln, sondern in allen Kapiteln neben VR auch AR thematisiert wird.
Die dynamische Entwicklung, neue wissenschaftliche Erkenntnisse, das hohe Interesse an VR/AR und der stark wachsende Erfahrungsschatz durch den Einsatz von VR/AR in der Praxis haben nicht nur eine Aktualisierung der Erstauflage erfordert, sondern auch eine Erweiterung. So werden etwa Themen wie Cybersickness oder Audio in VR/AR umfangreicher im Buch behandelt. Die Frage, wie VR-Systeme oder AR-Systeme erstellt werden, wird immer wichtiger. Deswegen gibt es in der Zweitauflage mit dem neuen Kap.  10 eine Erweiterung, die sich mit dem Authoring von VR/AR-Anwendungen und insbesondere den dabei eingesetzten Software-Werkzeugen befasst.
Dieses Vorwort ist eine gute Gelegenheit, nochmals allen an diesem Buchprojekt Beteiligten herzlich zu danken. Dazu zählen neben den Autoren und Beteiligten des Springer-Verlages auch alle Leserinnen und Leser der Erstauflage, speziell unsere Studierende sowie Mitglieder der Fachgruppe VR/AR der Gesellschaft für Informatik, die uns wertvolles Feedback gegeben haben, das in diese Zweitauflage eingeflossen ist. So sind wir u. a. dem Wunsch nachgekommen, die im Buch enthaltenen Abbildungen elektronisch für eine nicht-kommerzielle Nutzung z. B. in Vorlesungsfolien oder in studentischen Arbeiten zur Verfügung zu stellen. Ein entsprechendes Paket, das auch Code-Beispiele aus Kap.  10 enthält, steht zum kostenlosen Download unter www.​vr-ar-buch.​de zur Verfügung.
So, liebe Leserin, lieber Leser, wir wünschen Ihnen nun viel Freude mit der faszinierenden Welt von Virtual und Augmented Reality.
Ralf Dörner
Wolfgang Broll
Paul Grimm
Bernhard Jung
Wiesbaden Ilmenau Fulda Freiberg
im August 2019

Inhaltsverzeichnis

1 Einführung in Virtual und Augmented Reality 1
Ralf Dörner , Wolfgang Broll , Bernhard Jung , Paul Grimm und Martin Göbel

1.​1 Worum geht es bei VR/​AR?​ 2

1.​1.​1 Die perfekte Virtuelle Realität 2

1.​1.​2 Die Simulation der Welt 6

1.​1.​3 Suspension of Disbelief 8

1.​1.​4 Motivation 9

1.​2 Was ist VR?​ 12

1.​2.​1 Technologieorien​tierte Charakterisierun​gen der VR 13

1.​2.​2 VR als innovative Form der Mensch-Maschine Interaktion 15

1.​2.​3 Mentale Aspekte der VR-Erfahrung 18