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03.03.1995

Premiere in Deutschland Virtual-Reality-Kongress soll fuer Pioniertechnik begeistern

STUTTGART (ue) - Europaeische Anbieter wollen den jungen Markt fuer Virtual Reality zum Leben erwecken. Ein Beitrag dazu war die in Stuttgart erstmals initiierte Kongressmesse "Virtual Reality World '95". Von Ausstellern als groesste europaeische Veranstaltung dieser Art gelobt, nahm sie sich im Vergleich zu amerikanischen Mega- Spektakeln jedoch eher als bescheidenes Treffen von High-Tech- Pionieren aus. Es fehle die Killerapplikation, um Industrieunternehmen fuer digitale Welten zu begeistern, hiess es bei den Kongressteilnehmern.

Dem Begriff Virtual Reality (VR) droht ein aehnlich inflationaerer Gebrauch wie Multimedia. Glaubt man allen Anbietern, die sich unter der VR-Flagge versammeln, dann reicht das Spektrum vom altbekannten Flugsimulator mit integriertem Kriegsschauplatz auf PC-Basis bis hin zur millionenteuren Simulationszelle fuer Piloten. Die Spreu trennt sich jedoch vom Weizen, wenn es um die sogenannte Immersion geht, eine der Grundvoraussetzungen fuer VR: Sie bietet ueber die reine Visualisierung hinaus dem Anwender die Moeglichkeit, sich in einer vom Computer erzeugten 3D-Welt simuliert zu bewegen. Die Mittel dazu sind vielfaeltig: Von der einfachen 3D-Brille ueber das Head-mounted-Display (HMD) bis zum Uebungs-Cockpit mit mehreren Beamern erfuellt alles seinen Zweck.

Zu den treibenden Kraeften der VR-Technik zaehlt - ebenfalls mit Multimedia vergleichbar - der Unterhaltungssektor. Die auf VR spezialisierten Analysten der 4th Wave Inc. aus Alexandria, USA, prognostizieren fuer den gesamten US-Markt eine Verdreifachung der Jahreseinnahmen von derzeit 200 Millionen Dollar auf etwa 570 Millionen Dollar in drei Jahren. Dem Bereich Entertainment wird im gleichen Zeitraum ein Wachstum von jetzt 13,3 auf 103,6 Millionen Dollar vorhergesagt.

Doch abseits des Spielesektors zeichnen sich auch zahlreiche VR- Anwendungen in der Industrie, Medizin und Architektur ab - und hier unterscheidet sich die neue Technikstroemung von Multimedia. Den in Stuttgart versammelten 700 Kongressteilnehmern wurden anhand einer Auswahl von europaeischen VR-Projekten die Perspektiven der virtuellen Welten aufgezeigt. Massgeblich beteiligt daran waren die Institute der Stuttgarter Fraunhofer-Gesellschaft (FhG), die neben dem Unternehmensbereich IDG Conferences 38; Seminars des Computerwoche Verlags und dem US-Verlag Mecklermedia Corp. zu den Kongressveranstaltern zaehlte.

Die FhG gehoert in Deutschland zu den VR-Pionieren. Im Bereich Produktionstechnik hat das Forschungsinstitut unter anderem die Simulation einer neuen robotergesteuerten Abfuellanlage des Pharmaunternehmens Boehringer Mannheim GmbH durchgefuehrt. Untersucht werden ausserdem der robotergestuetzte Einbau von diversen Komponenten oder das chaotische Palettieren, bei dem eine optimale Stapelung von in Groesse und Gewicht zufaellig anfallenden Stueckguetern erreicht werden soll. Ein weiterer Taetigkeitsbereich der Stuttgarter liegt in der Medizintechnik. Dort soll beispielsweise ueber die VR-Simulation von endoskopischen Operationen geklaert werden, mit welcher Kinematik die medizinischen Instrumente ausgestattet sein muessen. Parameter wie die Beschaffenheit und Elastizitaet der Organe oder die notwendige Sicherheitstechnik sorgen dabei fuer ein aeusserst komplexes Datenaufkommen.

VR ist in erster Linie unterstuetzendes Tool

Die Botschaft, die von der FhG auf der Stuttgarter Veranstaltung ausging, lautete: Virtual Reality duerfe nicht als technisch faszinierender Selbstzweck oder als uebergeordnetes Projekt verstanden werden. Die breite Akzeptanz von VR koenne nur erhoeht werden, wenn der Anwender in VR-Systemen interaktive Tools erkenne, die ihn bei der Planung, Simulation und Optimierung von Prozessen unterstuetzen. Der zusaetzliche Kostenaufwand fuer eine Simulation lasse sich ueber die schnellere Projektdurchfuehrung, vor allem aber durch weniger Planungsfehler zumindest teilweise kompensieren, rechnet Jens-Guenter Neugebauer von der FhG.

Als entscheidendes Kriterium fuer VR nennt der Experte neben Immersion die Faehigkeit zur Interaktion und Echtzeitsimulation. Diese Funktionen in Verbindung mit komplexen Aufgaben erfordern allerdings High-end-Systeme. Denn anders als in der Architektur, wo die aus dem CAD-Bereich uebernommenen und in Render-Verfahren fotorealistisch dargestellten Daten eines Gebaeudes aus feststehenden Objekten bestehen, handelt es sich in der Robotik um Maschinen mit kinematischem Eigenleben. Fuer die Boehringer- Abfuellanlage etwa wurden programmierbare Roboter mit insgesamt 2000 Objekten simuliert, von denen 200 Teile beweglich waren.

Um diese Datenfuelle bewaeltigen zu koennen, setzt die FhG auf eine erweiterte Variante des "Level of Detail". Es gehe darum, die zur Darstellung von Objekten benoetigten Polygone mit unterschiedlichem Detaillierungsgrad zu berechnen, erklaert FhG-Mitarbeiter Thomas Flaig die Technik. Der auf Fuzzy-Logik basierende Unschaerfe- Algorithmus, der zur Stuttgarter Veranstaltung noch nicht fertiggestellt war, beruht auf natuerlich angesetzten Parametern: Unschaerfe ergibt sich dabei aus der Entfernung vom Objekt, aus der Entfernung vom Zentrum des Blickpunkts und aus der Drehgeschwindigkeit des Blickwinkels. Ausserdem sollen dynamische Objekte genauer dargestellt werden als statische.

Trotz aller Softwaretechnik sind die Hardware-Anforderungen bei 25 Bildern mit insgesamt einer Million untexturierten Polygonen pro Sekunde erheblich. Bei der FhG werden Workstations von Silicon Graphics (SGI) eingesetzt, die sich in diesem rechenintensiven Grafikbereich offensichtlich als eine Art Standardequipment durchgesetzt haben. Fuer noch hoehere Ansprueche, allerdings auch mehr Geld, gibt es die Rechner vom Computergrafik-Spezialisten Evans 38; Sutherland. Die Investitionen fuer eine VR-Ausstattung sind damit betraechtlich und lassen den Ruf nach Dienstleistern laut werden. Eine Workstation dieser Groessenordnung ist nicht unter 400000 Mark erhaeltlich, hinzu kommen durchschnittlich jeweils 10000 Mark fuer das Helm-Display (bis 130000 Mark) und den Datenhandschuh (bis 40000 Mark).

Bei der Software setzt die FhG auf Eigenentwicklungen und auf kommerzielle Produkte. Zwei Namen fuehren hier die VR-Branche an: Die im kalifornischen Mill Valley ansaessige Sense 8 Corp. praesentierte in Stuttgart ihr "World Tool Kit". Die VR- Entwicklungsumgebung gibt es mittlerweile ausser fuer DOS/Windows auch fuer eine ganze Reihe von Unix-Derivaten verschiedener Hersteller. Das Programm besteht im wesentlichen aus zahlreichen Entwicklungsbibliotheken, mit denen der Benutzer vorgefertigte Anwendungen ablaufen oder fuer spezielle Aufgaben konfigurieren kann. Entscheidend ist dabei die Unterstuetzung der bislang noch nicht standardisierten Schnittstellen fuer I/O-Systeme (Spaceball, Logitech Magellan, Head Tracker, Cyberscope, Stereo Glasses und Stereo Screen) sowie die Interfaces zu CAD-Software (meist DXF- Format von Autocad).

Als namhafter VR-Hersteller laesst sich auch die britische Division Ltd. bezeichnen, die auf der Ausstellung durch den Consulting- Anbieter Media Systems GmbH aus Karlsruhe vertreten war. Die aus Hard- und Software bestehenden Division-Komplettsysteme sind kompatibel zu SCO-Unix und eher im High-end-Bereich anzusiedeln. Das Karlsruher Softwarehaus konfiguriert als Drittanbieter die Komponenten unter anderem von SGI (Onyx/Real-time-Engine), Division (DVS/VR-Workstation), n-Vision (HMDs), Virtex (Cyberglove) und Polhemus (Tracking System). Auftraege im Bereich Virtual Reality wurden beispielsweise vom Mercedes-Benz Forschungszentrum, der Daimler-Benz Aerospace und dem Berliner Heinrich Hertz Institut erteilt.

Industrielle Anwender von VR sind allerdings noch rar, die hohen Kosten fuer High-end-Systeme hemmen derzeit die breite Akzeptanz. Roy-Kersten Frank, verantwortlich fuer Vertrieb und Projekte bei Media Systems, sieht deshalb speziell in den USA eine Tendenz zur Entwicklung von Low-cost-Produkten. Ueber Garagen-VR berichtet auch die vom Mecklermedia-Verlag herausgegebene Zeitschrift "VR World". Helm-Displays soll es demnach schon ab 700 Dollar, Datenhandschuhe gar ab 25 Dollar geben. Wenn dann auch noch guenstige Pentium-Chips in Multiprozessor-Rechnern fuer die noetige Leistung sorgen, koennten neue Applikationen mit bezahlbaren Hardwarekomponenten der VR die Exklusivitaet nehmen.