INHALTSVERZEICHNIS I

INHALTSVERZEICHNIS   

INHALTSVERZEICHNIS   I

ABBILDUNGSVERZEICHNIS   II

TABELLENVERZEICHNIS   IV

ABK  ÜRZUNGSVERZEICHNIS  V

1  EINLEITUNG  1

2  VIRTUAL REALITY IN DER PRODUKTENTWICKLUNG  3

2.1  Produktentwicklung  3

2.2  Virtual Reality  4

2.2.1  Systemkomponenten  6

2.2.2  Virtuelle Prototypen  20

2.2.3  Prozesskette  27

2.3  Strategische Bedeutung  31

2.4  Einsatzpotentiale im Unternehmen  34

2.4.1  Produktentwicklung  35

2.4.2  Dienstleistungsentwicklung  39

2.4.3  Marketing und Vertrieb  43

2.5  Fazit  45

3  ANFORDERUNGEN AN EINE METHODE ZUR ANALYSE DES NUTZENS VON VR  46

3.1  Nutzen von VR  47

3.2  Klassische Nutzenbewertungsverfahren  50

3.3  Problembereiche  51

3.4  Aufbau eines Vorgehensmodells zur Aufstellung einer VR-Nutzenanalyse  54

3.4.1  Einflussfaktoren  55

3.4.2  Anforderungen  57

3.4.3  Struktur  62

4  ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK  68

5  LITERATURVERZEICHNIS  69

ABBILDUNGSVERZEICHNIS   

ABBILDUNGSVERZEICHNIS   

Abbildung  2-1: Prozesskette einer heutigen Produktentwicklung BePE06  

Abbildung  2-2: VR-Systemarten BeRVP06  

Abbildung  2-3: Fokus der Betrachtung  

Abbildung  2-4: Funktionsprinzip eines autostereoskopischen Displays JaSAD03  

Abbildung  2-5: Aufbau von HMD a) JaSAD03 und VRD b) Fia99  

Abbildung  2-6: Anwendungsbeispiele für eine objektorientierte Eingabe: Turbinenrad a)  

3DA08  , Karosserie b) FARO08 , Fabrikumgebung c) FARO08  

Abbildung  2-7: Klassen virtueller Prototypen nach ihrem Einsatzzweck BeRVP06  

Abbildung  2-8: Beispiel für einen virtuellen Designprototypen KöRIPE07  

Abbildung  2-9: Beispiel für einen virtuellen Funktionsprototypen NEC08  

Abbildung  2-10: Beispiel für einen virtuellen Kommunikationsprototypen STU08  

Abbildung  2-11: Beispiel für einen virtuellen Prozessprototypen KöRIPE07  

Abbildung  2-12: Timing virtueller Prototypen in der Produktentwicklung  

Abbildung  2-13: Aufbau einer Prozesskette für eine VR-Session  

Abbildung  2-14: Ergebnisse nach fehlerhafter Triangulation BeRVP06  

Abbildung  2-15: Innovationsaktivitäten bei Produkten und Prozessen in der Praxis Ger99  

Abbildung  2-16: Empirische Schlüsselfaktoren für den Erfolg neuer Produkte Coo02  

Abbildung  2-17: Möglichkeit zur Kostenbeurteilung und -beeinflussung mit VR BeRVP06  

Abbildung  2-18: Mensch-Maschine-Schnittstelle REA zur Simulation des menschlichen  

Interaktionsverhalten  mittels VR Cas00  

Abbildung  2-19: Paradigmenwechsel in der Produkt- und Dienstleistungsentwicklung  

SpDe06   

Abbildung  2-20: Die digitale Fabrik, ein integriertes Produkt-Service-System a) ReGe05 ,  

als  Anwendungsgebiet von VR b) HNI05  

Abbildung  2-21: Beispiele für das Einsatzpotential von VR als Marketinginstrument,  

Bedienungsanleitung  a) zoo08 und Messeauftritt b) rmh08  

Abbildung  3-1: Bewertbarkeit der Nutzenpotentiale neuer Technologien wie VR Nag90  

ABBILDUNGSVERZEICHNIS   

Abbildung  3-2: Auswahl einiger Verfahren, die häufig zur Bewertung von  

Prozessinnovationen  herangezogen werden Ger99  

Abbildung  3-3: Analyse des Nutzens von VR in der Praxis IPT03  

Abbildung  3-4: Einflussfaktoren auf den Nutzen von VR  

Abbildung  3-5: Anforderungen an eine VR-Nutzenanalyse  

Abbildung  3-6: Strukturmodell einer Methode zur Analyse des Nutzens beim Einsatz von  

VR  in der Produktentwicklung  

TABELLENVERZEICHNIS IV   

TABELLENVERZEICHNIS   

Tabelle 2-1:  Produktübersicht über 3D-Monitore  7

Tabelle 2-2:  Produktübersicht über HMDs  9

Tabelle 2-3:  Produktübersicht über Projektionssysteme  10

Tabelle 2-4:  Produktübersicht über Rechnersysteme  11

Tabelle 2-5:  Produktübersicht über Navigationsgeräte  12

Tabelle 2-6:  Produktübersicht über Datenhandschuhe  13

Tabelle 2-7:  Produktübersicht über Trackingsensoren  14

Tabelle 2-9:  Produktübersicht über Visualisierungssoftware  19

Tabelle 2-10:  Einsatzpotentiale von VR in verschiedenen Wettbewerbssituationen  33

ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS V

ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

Abkürzung Bedeutung 3D Dreidimensional CAD Computer Aided Design CAE Computer Aided Engineering CAVE Cave Automated Virtual Enviroment, © Fakespace Systems DOF Degrees of Freedom HMD Head-Mounted-Display KMU Kleine und mittlere bzw. mittelständische Unternehmen LoD Level of Detail RP Rapid Prototyping RPD Rapid Product Development QFD Quality Function Deployment STL Stereolithographie Language VP Virtual Prototyping VR Virtual Reality VRD Virtual Retinal Display VRML Virtual Reality Modelling Language

1 EINLEITUNG 1

1 EINLEITUNG

Aufgrund des globalisierten Wettbewerbes sind heutige Unternehmen einem verstärkten Zeit- und Kostendruck ausgesetzt. Die Unternehmen sind daher gezwungen, sowohl durch Produkt- als auch durch Prozessinnovationen, neue Erfolgspotentiale zu entwickeln, um dadurch zu nachhaltigen Wettbewerbsvorteilen zu gelangen.

Als wichtigste Schlüsselfaktoren für den Erfolg eines neuen Produkts kann neben einem wahrnehmbaren Differenzierungsvorteil eine möglichst kurze Time-To-Market herausgestellt werden. Es gilt daher den gesamten Produktentwicklungsprozess durch den Einsatz neuer Methoden, Vorgehensweisen und Technologien qualitativ zu verbessern und zu beschleunigen. Rapid Prototyping (RP) und Virtual Reality (VR) können im Rahmen des Rapid Product Development (RPD) als zwei Technologien genannt werden, um die Qualität und die Geschwindigkeit einer Produktentwicklung grundsätzlich zu erhöhen [BeBu07]. Während das Rapid Prototyping das schnelle und automatisierte Erstellen von physischen Modellen beschreibt, bezeichnet Virtual Reality eine Mensch-Maschine-Schnittstelle, die es dem Benutzer erlaubt, eine computergenerierte Umwelt in Ansprache mehrerer Sinne als Realität wahrzunehmen [Bur93]. Diese Technologie kann sich die Produktentwicklung zur Visualisierung und Evaluierung virtueller Prototypen im Rahmen des Virtual Prototyping (VP) zu Nutze machen. Unter Virtual Prototyping wird hier die Erstellung eines virtualisierten Prototyps verstanden, dessen Eigenschaften durch Computer simuliert werden [BeRVP06].

In den frühen Phasen einer Produktentwicklung ist es aufgrund fehlender Daten häufig nicht möglich, physische Modelle bzw. Prototypen zu erzeugen. Der große Vorteil von VR gegenüber RP liegt daher im Besonderen darin begründet, dass Aussagen über ein Produkt und dessen Eigenschaften schon in einer sehr viel früheren Phase der Produktentwicklung getroffen werden können. Je früher es in der Produktentwicklung damit zu klar definierten Entscheidungen kommt, desto kürzer ist seine Time-To-Market.

Unter einem Prototyp wird in der Praxis meist ein physisches Produkt, also eine Sachleistung verstanden. Jedoch kann VP im Gegensatz zum RP, auch bei der Entwicklung und Evaluierung neuer Dienstleistungskonzepte, also immaterieller Leistungen, eingesetzt werden. Eine systematische Prototypunterstützung war hier in der Vergangenheit nicht möglich. VR schafft deshalb auch hier neue Möglichkeiten.

VR hat damit nicht nur Einfluss auf die Produktentwicklung. Vielmehr muss unter dieser Technologie ein Werkzeug verstanden werden, durch dessen Unterstützung es möglich ist, komplexe Entwicklungsprozesse innovativer Produkte und Dienstleistungen in Abstimmung mit Kunden, Zulieferern, Vertrieb und Produktion effektiver und effizienter zu gestalten.

1 EINLEITUNG 2

Um eine VR-Technologie insbesondere in kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) einzuführen, muss dessen Nutzen begründet sein. Zurzeit stehen den Unternehmen jedoch keine geeigneten Hilfsmittel zur Verfügung, um den Nutzen von VR im Rahmen einer Produktentwicklung zu messen und zu steuern. Daher ist es schwierig, ein „Mehr an Erfolg“ eines Produkts dem Einsatz von VR zuzurechnen.

Während Zeit- und Kosteneinsparungen sehr einfach, z. B. mit Hilfe des Controllings, erfasst und aufgeschlüsselt werden können, fehlen derzeit taugliche Kontrollmechanismen zur Erfassung des Nutzen von VR, der über einen ökonomischen Nutzen hinausgeht. Der strategische und qualitative Nutzen der VR ist im internationalen Wettbewerb jedoch viel bedeutender und muss daher zur Aufstellung einer Erfolgsbilanz für den Einsatz von VR genau analysiert werden.

Insbesondere finanzschwächere KMU haben heute deshalb noch Schwierigkeiten, VR in ihre Entwicklung zu integrieren, weil sie den Nutzen dieser Technologie aufgrund mangelhafter Erfahrung und fehlender Controllinginstrumente schlicht und einfach nicht „sehen“. Deshalb haben sie auch keine Möglichkeit auf den Nettonutzen von VR Einfluss auszuüben. Angesichts beschränkter finanzieller Möglichkeiten reduziert daher das Kostenbewusstsein gerade kleinerer Unternehmen ihre eigenen Innovationspotentiale in der Produktentwicklung.

Das Ziel dieser Arbeit ist es, Anforderungen, die an eine Methode zur Analyse des Nutzens bei der Anwendung von VR im Unternehmen gestellt werden, herzuleiten und darauf aufbauend ein grundsätzliches Vorgehensmodell für eine spezielle Nutzenanalyse beim Einsatz von VR zu formulieren, welche den Nettonutzen dieser Technologie detailliert untersucht und damit kontrollierbar bzw. steuerbar macht.

In der vorliegenden Arbeit wird hierzu in Kapitel 2 zunächst auf den Stand der Technik von VR und die möglichen Anwendungen eingegangen. Dabei richtet sich der Fokus vor allem auf die möglichen Einsatzpotentiale in der Produktentwicklung industrieller Unternehmen. Hierzu werden die Bestandteile einer VR-Infrastruktur, sowie der Aufbau und Ablauf einer VR-Prozesskette zur Visualisierung virtueller Prototypen erläutert und die Potentiale der VR-Technologie im Unternehmen herausgestellt.

Anschließend werden in Kapitel 3 der Nutzen von VR, sowie klassische Nutzenbewertungsverfahren aufgezeigt und die Problembereiche der Nutzenanalyse bei VR erläutert. Hieraus werden die Anforderungen an eine Nutzenanalysemethode speziell für VR abgeleitet. Darauf aufbauend wird ein grundsätzliches Vorgehensmodell für die Analyse des Nutzens von VR formuliert.

Danach wird die Arbeit in Kapitel 4 zusammengefasst und mit einem Ausblick beendet.

2 VIRTUAL REALITY IN DER PRODUKTENTWICKLUNG 3

2 VIRTUAL REALITY IN DER PRODUKTENTWICKLUNG

2.1 Produktentwicklung

Die Produktentwicklung hat sich in den vergangenen Jahren entscheidend gewandelt. Auch wenn sich der grundsätzliche Ablauf eines Produktentwicklungsprozesses immer noch in die Hauptphasen Planung, Konzeption, Definition und Versuch bzw. Erprobung unterteilen lässt [BePE06], so hat sich die heutige Produktentwicklung von einer Einzeldisziplin zu einer Querschnittsaufgabe im Unternehmen entwickelt, wie Abbildung 2-1 verdeutlicht.

Abbildung 2-1: Prozesskette einer heutigen Produktentwicklung [BePE06]

In Anlehnung an [BePE06] und [WhCl94] kann der Managementprozess einer Produktentwicklung heute in eine strategische, taktische und operative Ebene unterteilt werden. In der strategischen Ebene erfolgt zunächst die Bildung einer Entwicklungsstrategie, d. h. es werden Ziele gesetzt, die durch die Produktentwicklung erreicht werden sollen. Diese Zielsetzung leitet sich unmittelbar aus der Unternehmensstrategie ab. In der taktischen Ebene erfolgen dann die Produktfindung und die detailierte Planung der Produktentwicklung z. B. durch eine Analyse des Marktes, des Wettbewerbs oder der zu berücksichtigenden Technologien. In dieser Ebene wird damit das Fundament für den Produkterfolg gelegt. In der operativen Ebene findet dann die Umsetzung der Produktentwicklung statt, d. h. es wird z. B. entschieden, wie das Produkt ausgelegt und entwickelt wird. Der Wandel der Produktentwicklung ist in einer analog zum globalen Wettbewerb gestiegenen Innovationsdynamik begründet, die eine zeitliche und kostenmäßige Optimierung des Produktentwicklungsprozesses bei den Unternehmen gegenüber Wettbewerbern notwendig werden ließ. Diese Entwicklung hat deshalb ihren Ursprung im Aufkommen neuer organisatorischer und methodischer Vorgehensweisen zur Optimierung der Produkt-

2 VIRTUAL REALITY IN DER PRODUKTENTWICKLUNG 4

entwicklung. Ein Beispiel hierfür stellt das Simultaneous Engineering dar, bei welchem eine Optimierung der Produktentwicklung durch die Teilparallelisierung einzelner Prozesse sowie durch frühzeitige Kommunikation und Einbindung aller beteiligten Unternehmensbereiche erreicht wird. Virtual Reality stellt im Rahmen des RPD nun eine konsequente Weiterentwicklung in diese Richtung dar, bei welcher über eine Prozesskettenverkürzung in der Produktentwicklung Kosten- und Zeiteinsparungen erzielt werden können [BeRVP06].

2.2 Virtual Reality

Unter Virtual Reality wird eine Technologie verstanden, die dem Benutzer durch eine realitätsnahe Simulation der Sinne ein „Eintauchen“ in eine synthetisch generierte Umgebung vermittelt. Diese Empfindung einzutauchen wird hierbei als Immersion bezeichnet [BeBu07]. Die Immersion wird daher zum entscheidenden Qualitätsmerkmal von VR-Systemen und hängt in erster Linie vom eingesetzten Visualisierungssystem ab. Nach Abbildung 2-2 kann das Spektrum der am Markt erhältlichen VR-Systeme damit nach der Komplexität des Visualisierungssystems und der hiermit zu erreichenden Immersion in unterschiedliche Systemarten differenziert werden [BeRVP06]. Heute zählen zu den gebräuchlichsten VR-Systemen, angefangen mit den im Vergleich wenig immersiven Arbeitsplatzumgebungen und Projektionswänden, noch hoch immersive Datenanzüge und CAVE-Umgebungen ^* .

Die VR-Technologien lassen sich damit in zwei Kategorien unterteilen, z. B. [HUB06], [IPT03], [Bau96]. Die erste Kategorie nehmen sog. Desktop-Anwendungen ein, mit deren Hilfe der Benutzer einen „Einblick“ in die virtuelle Welt erhält und mit den darin enthaltenen

^* Der Begriff CAVE (Cave Automated Virtual Enviroment) stammt von der Firma Fakespace

Systems und bezeichnet einen würfelartigen Projektionsraum mit Projektionswänden auf

mindestens vier Seiten dieses Raums.

2 VIRTUAL REALITY IN DER PRODUKTENTWICKLUNG 5

Objekten interagieren kann. Die andere Kategorie bilden aufwendige, hoch immersive virtuelle Welten, in welche der Benutzer eintaucht und zu einem unmittelbaren Bestandteil wird. Jede Bewegung wird erfasst und bewirkt eine unmittelbare Rückkopplung. Da es sich bei VR im Vergleich zum RP noch um eine noch sehr junge und dynamische Technologie handelt, ergeben sich für Unternehmen aufgrund der geringen Erfahrung noch viele Hemmnisse bzw. Probleme beim Einsatz der VR-Technologie im Rahmen der Produktentwicklung. Über zwei Drittel der VR-betreibenden Unternehmen erwirtschaften Milliarden-Umsätze und sind dementsprechend finanzstark [IPT03]. Kleine und mittelständische Unternehmen setzen dagegen nur in Einzelfällen VR in ihrer Produktentwicklung ein. In der Industrie, gerade in kleinen und mittleren Unternehmen, hat VR deshalb seinen endgültigen Durchbruch bis heute noch nicht geschafft. Jedoch schreitet auch hier die Entwicklung, sowohl technologisch als auch organisatorisch immer weiter voran. In der Vergangenheit waren noch Ausnahmebranchen wie die Automobilindustrie, die Luft- und Raumfahrt oder die Schiffahrtsindustrie die Hauptanwender dieser Technologie, weil die Entwicklung eines physischen Prototypen hier entweder zu teuer oder zum Teil auch gar nicht möglich ist (z. B. Airbus A380). Seit längerem ist dagegen auch ein Trend im Maschinenbau, Anlagenbau, sowie in zahlreichen Zulieferindustrien zu verzeichnen [IPT03], VR als systematische Planungshilfe in die Produktentwicklung zu integrieren.

Wie Eingangs erwähnt und in Abbildung 2-3 verdeutlicht, fokussiert sich die folgende Arbeit vornehmlich auf die Verknüpfung der modernen rechnerintegrierten Produktentwicklung mit Virtual Reality. Mit VR lassen sich komplexe technische Zusammenhänge und Abläufe im Rahmen der Produktentwicklung in einen exakten räumlichen und, für alle an der Entwicklung Beteiligten, verständlichen Kontext bringen. Virtuelle Prototypen neuer Produkte können so auf Schwachstellen sowie Verbesserungsmöglichkeiten hin untersucht werden.

2 VIRTUAL REALITY IN DER PRODUKTENTWICKLUNG 6

2.2.1 Systemkomponenten

Ein VR-System zur Visualisierung und Evaluierung eines virtuellen Prototyps besteht aus verschiedenen Systemkomponenten. Diese Systemkomponenten können wie bei einem Computersystem grob in Hardware und Software untergliedert werden.

Hardware

Zur Hardware eines VR-Systems gehören neben einem Visualisierungssystem ein Rechnersystem, das die Bildausgabe berechnet, Eingabegeräte, welche die Interaktion zwischen Mensch und VR-System erlauben, und Trackingsensoren, welche die Bewegungen des Benutzers erfassen und damit eine unmittelbare Rückkopplung auf sein Verhalten ermöglichen. Die wichtigste Anforderung an die Hardware ist daher, dass sie unabhängig vom verfolgten Einsatzzweck des VR-Systems, eine äußerst geringe Latenzzeit besitzt. Dies ist die Zeit, die zwischen der Aktivität des VR-Benutzers und der visuellen Ausgabe der Rückkopplung liegt. Überschreitet diese Zeit einen Wert von c. a. 100ms so kommt es im Auge des Betrachters zu einem „Ruckeln“ der Grafik [BeRVP06].

Visualisierungssysteme

Wie bereits in Abbildung 2-2 gezeigt wurde, bietet jedes Visualisierungssystem für sich einen gewissen Grad an Immersion. Allen Visualisierungssystemen ist gemein, dass sie das Prinzip des stereoskopischen, d. h. des räumlichen Sehens eines Menschen nachempfinden. Hierdurch wird der Immersionsgrad eines VR-Systems erst hauptsächlich erreicht. Die folgende Auflistung gibt nun einen Überblick über die derzeit am Markt verfügbaren Systeme und kann damit helfen, die Frage zu beantworten, wann und wie viel Immersion sinnvoll bzw. überhaupt notwendig ist und welche Geräte dafür geeignet sind.

3D-Monitore

Die vielfach einfachste Möglichkeit einen dreidimensionalen Eindruck virtueller Objekte zu erhalten, bieten 3D-Monitore oder sog. autostereoskopische Displays [BrFa00]. Diese können bereits an jeden normalen Desktop-PC angeschlossen werden. Um den dreidimensionalen Eindruck zu erreichen, werden bei 3D-Monitoren zwei Bilder gleichzeitig projiziert, wobei mittels sog. Parallaxe jedes Auge ein anderes Bild erreicht, wie Abbildung 2-4 zeigt. Die illustrative Darstellung zeigt, dass mit einem Linsenraster oder einer Streifenmaske das Licht einzelner Pixel in verschiedene Richtungen vor dem Bildschirm abgelenkt wird [HUB06], [Fec99]. Der Tiefeneindruck entsteht erst im Gehirn des Betrachters. Dessen Kopf muss sich dabei an einer sehr eingeschränkten Position befinden, um einen korrekten Stereoeindruck zu erhalten [Fec99]. Manche Displays können in bestimmten Grenzen Kopfbewegungen ausgleichen, indem der Betrachter per Videokamera mittels sog. Eye- bzw. Head-Tracking verfolgt wird. Die Darstellung wird dabei so geändert, dass die „Verteilung“ der Bilder auf die Augen wieder stimmt.

2 VIRTUAL REALITY IN DER PRODUKTENTWICKLUNG 7

Abbildung 2-4: Funktionsprinzip eines autostereoskopischen Displays [JaSAD03]

Bei einem 3D-Monitor in einer Mehrbenutzerumgebung werden mehr als 2 Bilder, üblicherweise zwischen 5 bis 10 Bilder ausgestrahlt. Es können auch noch mehr Bilder ausgestrahlt werden, wodurch sich die Bewegungsfreiheit erhöhen lässt [Fec99]. Jedoch sinkt dann die Bildqualität. Durch eine hohe Anzahl von Bildern ist es möglich, in gewissen Grenzen um Objekte „herumzuschauen“. Dabei entsteht ein hologrammähnlicher Bildeindruck. Ein Problem von autostereoskopischen Displays ist wie bei Stereo-Bildern, dass sich die Linse des Auges nicht auf die wahrgenommene Tiefe, sondern auf die Entfernung des Displays einstellen muss [Fec99].

Die folgende Produktübersicht in Tabelle 2-1 beinhaltet eine Auswahl aktuell am Markt erhältlicher 3D-Displays. Die Palette reicht von „Standalone“-Monitoren, über mobile Notebook-Lösungen bis hin zu aufwändigen Komplettsystemen.

2 VIRTUAL REALITY IN DER PRODUKTENTWICKLUNG 8

Head-Mounted-Displays (HMD)

Ein HMD besteht praktisch aus zwei Miniaturmonitoren, die für jedes Auge jeweils virtuelle Bilder erzeugen. Die Bilder werden entweder direkt oder über optische Systeme projiziert aktiv betrachtet, vgl. Abbildung 2-5 a). Der Nutzer kann das HMD wie einen Helm auf den Kopf setzen. Die LC-Displays sind dabei so angeordnet, dass die Augen des Benutzers das jeweilige Bild fokussieren können. Das Bild wirkt dann, als würde es schweben. Die Abkapselung von Fremdlicht kann bei manchen Geräten so eingestellt werden, dass eine Interaktion mit realen Gegenständen möglich bleibt. Von allen Visualisierungssystemen erzielen HMD’s bisher die größte Immersion.

Der Nachteil klassischer HMDs ist jedoch die begrenzte Bilddarstellungsfläche und das hohe Gewicht der Komponenten [BrFa00]. Durch die begrenzte Helligkeit dieser Systeme sind diese zudem nur für die Nutzung in Innenräumen brauchbar. Außerdem wirkt das Bild nur scharf, wenn der Benutzer seine Augen auf eine bestimmte Tiefe fokussiert. Aufgrund dieser Probleme geht der Trend bei der Entwicklung von HMD’s hin zu Virtual-Retinal-Displays (VRD), um die Einschränkungen herkömmlicher HMD‘s hinsichtlich ihrer Bildqualität, Gewicht und Kosten zu umgehen [Fec99]. Hierbei werden die Bildinformationen via Rasterstrahl direkt und damit verlustfrei auf die menschliche Netzhaut projiziert, vgl. Abbildung 2-5 b). Die Bilder erscheinen dann im Gehirn groß, hell strahlend, eine Armlänge entfernt und sind wahlweise umschaltbar zwischen den klassischen 4:3 und 16:9 Bilddiagonalen.

a)

Die folgende Produktübersicht in Tabelle 2-2 bietet einen Überblick über derzeit am Markt erhältliche HMDs. Das Spektrum reicht von Einstiegsmodellen, über High-End-Lösungen bis hin zur Zukunftstechnologie VRD.

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Projektionssysteme

Projektionssysteme sind die zurzeit am häufigsten genutzten Visualisierungssysteme bei VR [BrFa00]. Sie erlauben eine großflächige immersive Darstellung einer virtuellen Umgebung auch für mehrere Benutzer und stellen daher den Idealtypus einer VR-Umgebung dar. Diese Visualisierungssysteme gehören jedoch zugleich zu den kostenintensivsten Alternativen. Die Projektion erfolgt dabei mittels zwei Stereoprojektoren, welche jeweils ein Bild für jedes Auge projizieren. Zu unterscheiden ist hierbei zum einen die direkte Aufprojektion, bei welcher die höchste Bildqualität zu erreichen ist, der Betrachter jedoch u. U. im Strahlengang steht. Zum anderen die indirekte Rückprojektion, bei welcher das Bild durch Spiegel rückseitig auf eine teiltransparente Projektionsfläche umgelenkt wird, so dass möglichst wenig Platzbedarf anfällt.

Die Betrachtung erfolgt bei beiden Systemen über sog. Shutterbrillen, welche einen Polarisationsfilter vor jedem Auge haben, damit sich die zwei verschiedenen Bilder im Gehirn des Betrachters zu einer räumlichen Darstellung zusammensetzen können.