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FAW @ Lange Nacht der Forschung 2016

Lange Nacht der Forschung 2016

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Ein komponentenorientiertes Design für virtuelle Umgebungen

Student: Michael Haller
Supervisors: Univ.-Prof. Dr. Roland Wagner , O.Univ.-Prof. DI Dr. A Min Tjoa
End: 31.10.2000

Abstract(DE)
Virtual Reality und virtuelle Umgebungen ermöglichen es, in eine virtuelle Welt zu tauchen und in ihr zu interagieren. Entsprechend wird die Unterstützung der Benutzerinteraktionen verlangt, die es ermöglicht, in der virtuellen Umgebung zu navigieren. Weiters ist es aber auch notwendig, das komplexe Verhalten der Objekte in der virtuellen Welt zu realisieren, damit ein möglichst realistischer Eindruck entsteht. Somit ist neben der Modellierung der einzelnen dreidimensionalen Objekte auch die Realisierung von Interaktionen und Objektverhalten ein wesentlicher Teil für die Entwicklung einer virtuellen Umgebung.
Bisherige VR-Systeme und VR-Werkzeuge sind schwer erweiterbar und für die Erstellung einer virtuellen Umgebung setzen sie meist Programmierkenntnisse voraus.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Modell für die Entwicklung einer virtuellen Umgebung entworfen, welches die einfache Konfiguration einer virtuellen Welt über Bausteine, die miteinander verknüpft werden können, erlaubt. Dieses neuartige Modell zeigt, wie zur Realisierung einer virtuellen Umgebung die Modellierung anstelle der bisher üblichen Programmierung eingesetzt werden kann. Durch das Komponentenmodell wird die Entwicklung einer virtuellen Welt sehr vereinfacht und die Wiederverwendbarkeit unterstützt. Die Arbeit beschäftigt sich vor allem damit, wie das komplexe Verhalten der künstlichen dreidimensionalen Objekte aus einfachen Komponenten zusammengesetzt werden kann. Dabei können virtuelle Bausteine miteinander gekoppelt werden, die ihrerseits Ereignisse oder Nachrichten untereinander austauschen.
Neben der Baustein-Architektur wird auch ein Konzept vorgestellt, wie die Modellierungswerkzeuge aussehen könnten, die für eine konkrete VR-Entwicklungsumgebung herangezogen werden können. Hierfür werden entsprechende Prototypen entwickelt.

Abstract(EN)
Virtual reality and virtual environments enable the user to dive into a virtual world and to interact with it. The support of a user interaction is required to realize the users´ navigation and interactions. Furthermore, it is necessary to realize the complex behavior of the objects in the virtual world so that an impression as realistic as possible arises. Therefore, the implementation of interactions and object behavior is also an essential part besides the modeling of single three-dimensional objects for the development of virtual environments. Present VR systems and VR tools are hardly expandable. For the construction of virtual environments they presuppose programming knowledge. The goal of this work was to draft a new model for the development of virtual environments which allows the simple configuration of a virtual world assembled from a set of simple components which are connected together. The new model shows, how modeling rather than programming can be used to realize virtual environments. On the one hand the development of a virtual world is greatly simplified by the introduced component model and on the other hand the reusability is supported. This work describes how the complex behavior of the synthetic three-dimensional objects can get combined of simple components. The virtual components which are connected together, can exchange events and messages between the input and output devices. A concept is also introduced, how the modeling tools which are consulted for concrete VE development could look. Therefore we developed two prototypes which are briefly introduced in this work. The feasability of the introduced component based model is introduced with a concrete example. The project SAVE (Safety Virtual Environment), a VR based safety training program developed for the OMV Refinery Schwechat, uses the concepts presented in this work.