I-Light, ein webbasiertes Lernsystem zum Entwerfen mit Licht

Wittkopf, Stephen (2001)
I-Light, ein webbasiertes Lernsystem zum Entwerfen mit Licht.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

URL / URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-1312

Kurzbeschreibung (Abstract)

Mit der steigenden Bedeutung architektonischer Beleuchtung steigt auch der Bedarf an entsprechender Lichtplanung. Die Möglichkeiten digitaler Instrumente haben Leuchten-hersteller erkannt, die 3D-CAD und Simulationen zur Erstellung von Präsentationen und das Internet als Verteiler einsetzen. Im Hochschulbereich ist es wichtig, Instrumente und Methoden anzubieten, mit denen die Wechselwirkung von Licht und Architektur anschaulich, nachvollziehbar und interaktiv erlernt werden kann. Einleitend werden in einem theoretischen Kapitel die Grundlagen der Lichtplanung und lernpädagogischer Konzepte aufgezeigt. Parallel wird der Stand der Technik auf den Gebieten des computerunterstützten Lernens und der Lichtsimulation vorgestellt und hinsichtlich der lernpädagogischen Eignung bewertet. Daraufhin wird ein Handlungsbedarf formuliert, der eine neuartige Integration der einzelnen Bereiche vorsieht. Er mündet in die Entwicklung eines interaktiven webbasierten Lernsystems zum Entwerfen mit Licht - I-Light - dessen Konzept und Realisierung in den folgenden Kapiteln beschrieben wird. In einer Beispielanwendung zeigt der Verfasser abschliessend auf, wie das Internet in dieser innovativen Verbindung mit 3D-CAD und Simulation einen neuen Beitrag zum besseren Verständnis des Mediums Licht in der Architekturwahrnehmung leistet. Den Kern dieses Lernsystems bildet ein neuartiges virtuelles Lichtlabor, in dem architektonische Planungsbeispiele dreidimensional dargestellt und interaktiv verändert werden können. Ein entwickeltes semantisches Szenenmodell sorgt dafür, dass Beleuchtung, Materialien und Begrenzungsflächen didaktisch angemessen variiert und verglichen werden, sodass visuelle Wirkungen überprüft und wichtige Zusammenhänge wahrgenommen werden können. Der Verfasser orientiert sich an der Lernmethode durch Simulation und bindet 3D-CAD- und Lichtsimulationsprogramme in das Lernsystem ein. Das berechnete fotorealistische Bild wird nicht - wie sonst üblich - als Präsentationsmaterial, sondern als interaktives Werkzeug angesehen. Da 3D-CAD und Lichtsimulationsprogramme viel Anwendungskenntnisse voraussetzen, verfolgt der Verfasser nicht das Ziel, den Benutzer mit diesen komplexen Programmen zu konfrontieren. Er entwickelt vielmehr ein neues System mit einer einfach zu bedienenden webbasierten grafischen Oberfläche, mit der eine 3D-Szene geladen, individuell verändert und gespeichert werden kann (Frontend). Es ermöglicht desweiteren die Fernsteuerung einer automatischen, fotorealistischen Simulation auf Knopfdruck, wobei via Internet die Berechnungen auf einem zentralen Hochleistungs-PC ausgelagert werden und nicht auf dem PC des Anwenders erfolgen. Für den Betrieb des Frontend ist nur ein durchschnittlicher PC mit einem Standard-Webbrowser notwendig. Für die Gegenstelle entwickelt der Verfasser eine neuartige Schnittstelle, die einen Standard-Webserver um die neuartige Möglichkeit des Speicherns und Ausführens von Lichtsimulationen erweitert (Backend). Das vom Verfasser vorgestellte System unterscheidet sich im didaktischen Konzept und in der technischen Realisierung von den bisher auf ähnlichen Gebieten existierenden Lösungen. Die interaktiven virtuellen Lichtlabore der architektonischen Planungsbeispiele stellen einen neuen Ansatz webbasierter Lernumgebungen dar, der zu einem neuen und besseren Verständniss von Licht in der Architektur führen kann. Zu den gewählten Werkzeugen (HTML, Java, VRML, Web-Server, Lightscape) gibt es auch nach Abschluss der Entwicklung noch keine ausgereiften Alternativen.

Typ des Eintrags:

Dissertation

Erschienen:

2001

Autor(en):

Wittkopf, Stephen

Art des Eintrags:

Erstveröffentlichung

Titel:

I-Light, ein webbasiertes Lernsystem zum Entwerfen mit Licht

Sprache:

Deutsch

Referenten:

Hofmann, Hon.Prof.D Harald

Berater:

Koob, Prof. Manfred

Publikationsjahr:

6 Juni 2001

Ort:

Darmstadt

Verlag:

Technische Universität

Datum der mündlichen Prüfung:

26 April 2001

URL / URN:

urn:nbn:de:tuda-tuprints-1312

Kurzbeschreibung (Abstract):

Alternatives oder übersetztes Abstract:

Alternatives Abstract

Sprache

With the rising meaning of architectural lighting also the requirement at appropriate light planning rises. The possibilities of digital instruments were realized by several lamp manufacturers, which use 3D-CAD to present visualizations and use the Internet for their distribution. However in the field of universities it is important to offer instruments and methods with which the interaction of light and architecture can be learned descriptive, comprehensibly and interactively. Introductory in a theoretical section the bases of light planning and learn-educational concepts are pointed out. Parallel the state of the art in the areas of computer-aided learning and the light simulation is presented and evaluated regarding the learn-educational suitability. Thereupon an action requirement is formulated, which designates a new integration of the individual areas. It flows into the development of an interactive Web-based training system for the design with light - I-Light - whose concept and implementation in the following sections is described. In an application of examples the author points out finally, how this innovative connection of the Internet, 3D-CAD and simulation supports a better understanding of the medium light in the architecture perception. A new virtual light laboratory forms the core of this training system, in which architectural planning examples can be represented three-dimensional and changed interactively. A developed semantic scene model ensures for the fact that lighting, materials and delimitation surfaces are varied didactically appropriately and compared, so that visual effects and important interrelation can be assumed and checked. The author orients itself at the methodology by simulation and merges 3D-CAD and light simulation programs into the training system. The calculated photo-realistic picture is regarded not - as otherwise usual - as presentation material, but as interactive tools. Since 3D-CAD and light simulation programs presuppose much application knowledge, the author does not pursue to confront the user with these complex programs. He developed a new system with a Web-based graphic surface, that enables 3D-scenes to be loaded, be changed and stored easily (front-end). Furthermore it enables the remote control to an automatic, photo-realistic simulation on push of a button on an external high end render machine, that is connected via Internet, where at least all files are externally stored. For the operation of the front-end is only an average PC with a standard Webbrowser necessary. For the receiving station the author develops a new interface, which extends a standard Web server by the new possibility of storing and executing lighting simulations (back-end). The system presented by the author differs in the didactical concept and in the technical implementation from the solutions existing so far in similar areas. The interactive virtual light laboratories of the architectural planning examples represent a new beginning of Web-based learning environments. To the selected tools (HTML, Java, VRML, Web server, Lightscape) there yet exist no matured alternatives.

Englisch

Freie Schlagworte:

Architektur, Licht, Lernen, Internet, Simulation, CAD

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