Die Projektgruppe „Virtual Reality“ der Universität Oldenburg hatte die Aufgabe ein System zu entwickeln, welches Nutzern die Möglichkeit gibt, in virtuelle Welten einzutauchen. Das Projekt startete im April 2011 und endete im März 2012. Realisiert wurde das VR-System durch die Kombination von Bewegungserfassung über eine Microsoft Kinect mit einer Videobrille der Firma Vuzix. Zu diesem Zweck haben wir eine Middleware implementiert, die die Signale der genannten Hardware verarbeitet und als Schnittstelle zu einer grafischen Anwendung fungiert. Die virtuelle Szene haben wir mit Blender modelliert und verwenden die Grafik-Engine Ogre3D. Unser Hauptziel bei der Entwicklung war ein möglichst hoher Immersionsgrad des VR-System, der sich von klassischen Desktop-PC´s deutlich abhebt. Um unsere Zielerfüllung zu überprüfen, haben wir das System am Ende des Projekts umfangreich evaluiert.
Virtuelle Realitäten haben in den letzten Jahrzehnten Einzug in viele verschiedene Branchen gehalten. Neben der Unterhaltungsindustrie zählen hierzu auch Medizin, Militär und Ingenieurswesen. Da die Preise der benötigten Hardwarekomponenten in den letzten Jahren deutlich gefallen sind, ist der Einsatz von VR auch bei Heimanwendern möglich. Unser Streben nach einer kostengünstigen Lösung für ein immersives VR-System und die Entwicklung einer Middleware, die als Grundlage anderer Projekte dient, sind unsere Motivation zur Durchführung des Projekts.
Kapitel 2 behandelt die Dokumentation der Projektorganisation. Kapitel 3 umfasst die Anforderungsanalyse für das zu entwickelnde System. Diese wurde in Kapitel 4 in ein Systementwurfsmodell überführt. Kapitel 5 dokumentiert die Implementierung des Systems. Die verwendeten Testverfahren sind Gegenstand des Kapitels 6. Kapitel 7 behandelt die Evaluation des entwickelten Systems. In Kapitel 8 wird abschließend das Gesamtfazit und ein Ausblick präsentiert.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einführung
- 1.1 Motivation
- 1.2 Aufbau der Arbeit
- 1.3 Voraussetzungen und Grundlagen zum Verständnis der Arbeit
- 2. Projektorganisation und Vorgehen
- 2.1 Gruppenarbeit und Aufgabenteilung
- 2.2 Vorgehensmodell und Zeitplanung
- 3. Anforderungsanalyse
- 3.1 Einführung
- 3.2 Zielbeschreibung
- 3.3 Anforderungen Middleware
- 3.3.1 Funktionale Anforderungen
- 3.3.2 Nichtfunktionale Anforderungen
- 3.4 Anforderungen Beispielanwendung
- 3.4.1 Funktionale Anforderungen
- 3.4.2 Nichtfunktionale Anforderungen
- 3.5 Vorhandene Systeme
- 3.6 Technische Umgebung
- 3.7 Anwendungsfallmodell
- 3.7.1 Akteure
- 3.7.2 Anwendungsfälle des Assistenten
- 3.7.3 Anwendungsfälle des Nutzers
- 3.7.4 Anwendungsfälle des Middleware-Nutzers
- 3.8 Dynamisches Modell
- 3.8.1 Sequenzdiagramme des Assistenten
- 3.9 Objektmodell
- 4. Systementwurf
- 4.1 Entwurfsziele
- 4.2 Systemzerlegung
- 4.3 Globaler Kontrollfluss
- 4.4 Datenhaltung
- 4.5 Hard- und Softwareplattform
- 4.5.1 Wahl der Programmiersprache
- 5. Implementierung
- 5.1 Meilensteine der Implementierung
- 5.2 Implementierung der einzelnen Systemkomponenten
- 6. Testen
- 6.1 C++ Unittest-Frameworks
- 6.2 TestDog
- 6.3 Ziele und Vorgehensweise
- 6.4 Code-Review
- 7. Evaluation
- 7.1 Formulierung von Thesen
- 7.2 Vorbereitung der Evaluation
- 7.3 Die virtuelle Umgebung
- 7.4 Durchführung der Evaluation
- 7.5 Ergebnisse der Evaluation
- 7.6 Fazit
- 8. Fazit und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung eines Virtual-Reality-Systems, bestehend aus einem Head-Mounted-Display und der Microsoft Kinect. Ziel ist die Umsetzung eines funktionsfähigen Prototyps und die Evaluierung dessen Benutzerfreundlichkeit und Immersionsgrad.
- Entwicklung eines VR-Systems mit Head-Mounted-Display und Kinect
- Anforderungsanalyse und Systemdesign
- Implementierung und Test der Systemkomponenten
- Evaluierung der Benutzerfreundlichkeit und des Immersionsgrades
- Analyse der Ergebnisse und Ausblick auf zukünftige Entwicklungen
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einführung: Dieses Kapitel legt die Motivation für das Projekt dar, beschreibt den Aufbau der Arbeit und nennt die notwendigen Voraussetzungen und Grundlagen für das Verständnis des Projekts. Es dient als Einleitung und Überblick über die gesamte Arbeit.
2. Projektorganisation und Vorgehen: Hier wird die Organisation der Projektgruppe, die Aufgabenteilung und das gewählte Vorgehensmodell detailliert beschrieben. Die Zeitplanung und Meilensteine des Projekts werden ebenfalls erläutert, um einen strukturierten Ablauf zu gewährleisten. Der Fokus liegt auf der effektiven Zusammenarbeit und der erfolgreichen Projektumsetzung.
3. Anforderungsanalyse: Dieses Kapitel beinhaltet eine detaillierte Anforderungsanalyse für die Middleware und die Beispielanwendung. Es werden sowohl funktionale als auch nicht-funktionale Anforderungen spezifiziert und bestehende Systeme sowie die technische Umgebung beschrieben. Ein Anwendungsfallmodell mit Akteuren und Anwendungsfällen wird erstellt, um die Anforderungen visuell darzustellen und das Systemverhalten zu modellieren. Das Kapitel bildet die Grundlage für den Systementwurf.
4. Systementwurf: In diesem Kapitel werden die Entwurfsziele definiert und die Systemzerlegung erläutert. Der globale Kontrollfluss, die Datenhaltung und die gewählte Hard- und Softwareplattform werden detailliert beschrieben. Die Wahl der Programmiersprache wird begründet und die Architektur des Systems wird dargelegt. Dieses Kapitel übersetzt die Anforderungen in eine konkrete Systemarchitektur.
5. Implementierung: Dieses Kapitel dokumentiert den Implementierungsprozess, beginnend mit den definierten Meilensteinen. Es beschreibt die schrittweise Umsetzung der einzelnen Systemkomponenten, wobei auf die Herausforderungen und Lösungen im Detail eingegangen wird. Die einzelnen Meilensteine werden mit ihren jeweiligen Ergebnissen und Fortschritten präsentiert.
Schlüsselwörter
Virtual Reality, Head-Mounted-Display, Microsoft Kinect, Anforderungsanalyse, Systemdesign, Implementierung, Test, Evaluation, Benutzerfreundlichkeit, Immersionsgrad, Bewegungssteuerung, Präsenzempfinden.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Virtual-Reality-System Entwicklung
Was ist der Inhalt dieser Arbeit?
Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung eines Virtual-Reality-Systems mit Head-Mounted-Display und Microsoft Kinect. Der Fokus liegt auf der Umsetzung eines funktionsfähigen Prototyps und der Evaluierung dessen Benutzerfreundlichkeit und Immersionsgrad. Die Arbeit umfasst Anforderungsanalyse, Systemdesign, Implementierung, Test und Evaluation des Systems.
Welche Phasen der Softwareentwicklung werden behandelt?
Die Arbeit deckt alle wichtigen Phasen der Softwareentwicklung ab: von der Anforderungsanalyse (inkl. funktionaler und nicht-funktionaler Anforderungen, Anwendungsfallmodell und dynamisches Modell) über den Systementwurf (inkl. Systemzerlegung, Datenhaltung und Wahl der Programmiersprache) bis hin zur Implementierung, Testphase (mit C++ Unittest-Frameworks und Code-Review) und abschließenden Evaluation (inkl. Ergebnisanalyse und Ausblick).
Welche Technologien werden verwendet?
Die Entwicklung basiert auf der Verwendung eines Head-Mounted-Displays und der Microsoft Kinect. Die Wahl der Programmiersprache wird im Kapitel Systementwurf detailliert erläutert. Für das Testen werden C++ Unittest-Frameworks eingesetzt.
Wie ist die Arbeit strukturiert?
Die Arbeit ist in acht Kapitel gegliedert: Einführung, Projektorganisation und Vorgehen, Anforderungsanalyse, Systementwurf, Implementierung, Testen, Evaluation und Fazit/Ausblick. Jedes Kapitel behandelt einen spezifischen Aspekt des Entwicklungsprozesses. Ein detailliertes Inhaltsverzeichnis findet sich im HTML-Dokument.
Was sind die Ziele der Arbeit?
Das Hauptziel ist die Entwicklung eines funktionsfähigen VR-System-Prototyps. Zusätzlich werden die Benutzerfreundlichkeit und der Immersionsgrad des Systems evaluiert. Die Arbeit analysiert auch die Ergebnisse und gibt einen Ausblick auf zukünftige Entwicklungen.
Welche Themenschwerpunkte werden behandelt?
Die Arbeit konzentriert sich auf die Entwicklung eines VR-Systems, die Anforderungsanalyse und das Systemdesign, die Implementierung und das Testen der Systemkomponenten sowie die Evaluation der Benutzerfreundlichkeit und des Immersionsgrades. Weitere Schwerpunkte sind die Bewegungssteuerung und das Präsenzempfinden.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit?
Schlüsselwörter sind: Virtual Reality, Head-Mounted-Display, Microsoft Kinect, Anforderungsanalyse, Systemdesign, Implementierung, Test, Evaluation, Benutzerfreundlichkeit, Immersionsgrad, Bewegungssteuerung, Präsenzempfinden.
Wo finde ich detaillierte Informationen zu den einzelnen Kapiteln?
Eine detaillierte Zusammenfassung jedes Kapitels ist im HTML-Dokument enthalten. Dieses bietet einen umfassenden Überblick über den Inhalt und die Ergebnisse der einzelnen Abschnitte der Arbeit.
Wie wurde die Projektorganisation und das Vorgehen gestaltet?
Kapitel 2 beschreibt detailliert die Gruppenarbeit, die Aufgabenteilung, das gewählte Vorgehensmodell und die Zeitplanung des Projekts. Der Fokus lag auf effektiver Zusammenarbeit und erfolgreicher Projektumsetzung.
Wie wurde die Evaluation durchgeführt?
Kapitel 7 beschreibt die Methodik der Evaluation, einschließlich der Formulierung von Thesen, der Vorbereitung, der Nutzung einer virtuellen Umgebung, der Durchführung und der Analyse der Ergebnisse. Es wird ein Fazit gezogen und der Ausblick auf zukünftige Arbeiten gegeben.
- Citation du texte
- Matt Burns (Auteur), 2012, Entwicklung eines Virtual Reality System aus einem Head-Mounted-Display und der Microsoft Kinect, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/281586
