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Analyse von Mensch-Maschine-Schnittstellen für VR-Anwendungen im Bauwesen

Breuer, David Noel :
Analyse von Mensch-Maschine-Schnittstellen für VR-Anwendungen im Bauwesen.
TU Darmstadt
[Bachelorarbeit], (2017)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Die immer weitere Verbreitung der Building Information Modeling (BIM)-gestützten Planung im Bauwesen, sowie eine immer stärkere Verbreitung von leistungsfähigen Virtuelle Realität (VR)-Systemen ermöglicht es diese Technologie kostengünstig in diversen Anwendungsfeldern einzusetzen und so die bisherigen Vorgänge zu vereinfachen und zu optimieren. So existieren innerhalb einer VR-Umgebung viele Möglichkeiten zur Visualisierung von Planungsfortschritten oder Prozessen. Zusätzlich bietet die VR-Technologie neue sehr intuitive und realistische Formen der Interaktion mit Computern, die sehr nah an die Interaktionen in der realen Welt heranreichen. Das volle Potenzial eines VR-Systems kann nur genutzt werden, wenn die richtige Interaktionsmethode für den jeweiligen Anwendungsfall gefunden wird. Dies ist eine wichtige Herausforderung, um die Nutzung der Technologie möglichst intuitiv und sinnvoll zu gestalten. Die spezifischen Anwendungsfälle, welche in dieser Arbeit betrachtet werden, sind: die Entfluchtungssimulation, die virtuelle Bauwerksbegehung sowie die Tatortdokumentation. Im Rahmen dieser Arbeit werden dazu zunächst die notwendigen Grundlagen und Faktoren aus dem Bereich der VR-Technologie zusammengetragen. Anschließend werden die für diese Arbeit relevanten Anwendungsfälle beschrieben und die jeweiligen Nutzerinteraktionen analysiert. Darauffolgend wird eine Auswahl von aktuell verfügbaren Mensch-Maschine-Schnittstellen (MMSn) mit Bezug auf VR-Systeme vorgestellt. Diese Auswahl beinhaltet Handcontroller inkl. Tracking, Tiefenkameras, Technologien zur freien Bewegung, Ganzkörpersensoren sowie einige prototypische Interaktionstechnologien. Aufbauend auf den Anwendungsfällen und den vorgestellten MMSn wird ein Konzept zur Bewertung und dem Vergleich der Technologien entworfen und anhand eines Benutzerexperimentes durchgeführt. Dabei werden jeweils drei Technologien zur Interaktion, sowie zwei Technologien zur Fortbewegung innerhalb einer virtuellen Umgebung miteinander verglichen. Zur Umsetzung des Experimentes wurden verschiedene Demonstratoren mit Hilfe der Spiele-Engine Unity 3D erstellt sowie ein Fragebogen, welcher der Bewertung durch die Testpersonen dient, angefertigt.

Typ des Eintrags: Bachelorarbeit
Erschienen: 2017
Autor(en): Breuer, David Noel
Titel: Analyse von Mensch-Maschine-Schnittstellen für VR-Anwendungen im Bauwesen
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Die immer weitere Verbreitung der Building Information Modeling (BIM)-gestützten Planung im Bauwesen, sowie eine immer stärkere Verbreitung von leistungsfähigen Virtuelle Realität (VR)-Systemen ermöglicht es diese Technologie kostengünstig in diversen Anwendungsfeldern einzusetzen und so die bisherigen Vorgänge zu vereinfachen und zu optimieren. So existieren innerhalb einer VR-Umgebung viele Möglichkeiten zur Visualisierung von Planungsfortschritten oder Prozessen. Zusätzlich bietet die VR-Technologie neue sehr intuitive und realistische Formen der Interaktion mit Computern, die sehr nah an die Interaktionen in der realen Welt heranreichen. Das volle Potenzial eines VR-Systems kann nur genutzt werden, wenn die richtige Interaktionsmethode für den jeweiligen Anwendungsfall gefunden wird. Dies ist eine wichtige Herausforderung, um die Nutzung der Technologie möglichst intuitiv und sinnvoll zu gestalten. Die spezifischen Anwendungsfälle, welche in dieser Arbeit betrachtet werden, sind: die Entfluchtungssimulation, die virtuelle Bauwerksbegehung sowie die Tatortdokumentation. Im Rahmen dieser Arbeit werden dazu zunächst die notwendigen Grundlagen und Faktoren aus dem Bereich der VR-Technologie zusammengetragen. Anschließend werden die für diese Arbeit relevanten Anwendungsfälle beschrieben und die jeweiligen Nutzerinteraktionen analysiert. Darauffolgend wird eine Auswahl von aktuell verfügbaren Mensch-Maschine-Schnittstellen (MMSn) mit Bezug auf VR-Systeme vorgestellt. Diese Auswahl beinhaltet Handcontroller inkl. Tracking, Tiefenkameras, Technologien zur freien Bewegung, Ganzkörpersensoren sowie einige prototypische Interaktionstechnologien. Aufbauend auf den Anwendungsfällen und den vorgestellten MMSn wird ein Konzept zur Bewertung und dem Vergleich der Technologien entworfen und anhand eines Benutzerexperimentes durchgeführt. Dabei werden jeweils drei Technologien zur Interaktion, sowie zwei Technologien zur Fortbewegung innerhalb einer virtuellen Umgebung miteinander verglichen. Zur Umsetzung des Experimentes wurden verschiedene Demonstratoren mit Hilfe der Spiele-Engine Unity 3D erstellt sowie ein Fragebogen, welcher der Bewertung durch die Testpersonen dient, angefertigt.

Freie Schlagworte: Mensch-Maschine-Schnittstellen, Virtuelle Realität
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen
Hinterlegungsdatum: 27 Sep 2017 16:50
Zusätzliche Informationen:

Betreuer: Steffen Franz

Datum der Begutachtung bzw. der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: 28 September 2017
Schlagworte in weiteren Sprachen:
Einzelne SchlagworteSprache
man-machine interfaces, virtual realityEnglisch
Alternatives oder übersetztes Abstract:
AbstractSprache
A wider distribution of building information modeling (BIM)-usage within civil engineering and a better accessibility of powerful VR-systems make it possible to use low-cost virtual reality (VR)-systems in a wide range of fields of application. By doing this it is possible to simplify and optimize the former processes. Within a VR-environment exist many possibilities to visualize progresses or processes. Additionally, the VR-technology offers new and very intuitive forms of human-computer-interaction which come very close to real world interactions. It is the biggest challenge of research to detect the right interaction method for every specific use case to use the full potential of a VR-system . This is necessary to make the interaction intuitive and useful. The specific use cases, which are regarded in this paper are: evacuation simulation, virtual building inspection and crime scene documentation. As a part of this work, the first step is to gather all the necessary information about VRbasics and factors. Following this the relevant use cases are described and the particular interactions are analysed. Then a selection of human-computer-interfaces with connection to VR-systems is introduced. This selection contains hand controller with tracking, depth cameras, technologies for free locomotion, full body sensors and a few prototypical interaction technologies. Based on the presented use cases and human-computer-interfaces a concept of evaluation is created and carried out by an user experiment. Within the experiment three interaction technologies and two locomotion technologies are compared within a virtual environment. In order of implementation several demonstrators are created with the help of the Unity 3D game engine. For the use of evaluation by the users a questionnaire is designed.Englisch
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