Add Thesis

Einsatz von Virtual-Reality Techniken in Lernumgebungen

Written by J. Bronsch

Paper category

Master Thesis

Subject

Computer Science

Year

2018

Abstract

Masterarbeit: Virtuelle Welt Das Konzept der virtuellen Welt ist nicht neu. Schon antike Philosophen wie Sokrates sollen sich mit der Frage beschäftigt haben, was in den Augen der Menschen wahr ist. Mit dem Fortschritt der Technik ergeben sich jedoch neue Möglichkeiten, die virtuelle Welt zu präsentieren oder die reale Welt mit virtuellen Elementen anzureichern, letzteres wird daher als Augmented Reality oder Mixed Reality bezeichnet. Im aktuellen Stand der Technik lässt sich keine virtuelle Welt wie Star Trek oder The Matrix darstellen. Allerdings lassen sich auch komplexe Szenen simulieren, was den Benutzer glauben lässt, Teil der Simulation zu sein. Die Simulation der virtuellen Welt kann nicht nur zu Unterhaltungszwecken, sondern auch als Forschungs-, Lehr- oder Lernumgebung genutzt werden. Anwender können auf sicherheitskritische oder wirtschaftlich unrentable Szenarien stoßen. Darüber hinaus können Sie mit Hilfstools auch Elemente anzeigen, die nur in der realen Welt zu sehen sind, wie zum Beispiel die Luftströmung in einem Windkanal.Dieses Virtual-Reality-System ist mittlerweile fester Bestandteil einiger Schulungen, beispielsweise von Piloten. Auf diese Weise können sicherheitskritische Szenarien wie ein kompletter Triebwerkausfall simuliert werden, ohne den Auszubildenden lebensgefährlichen Situationen auszusetzen. 2.2.1 Theorie der virtuellen Realität Wie im vorigen Abschnitt erwähnt, beschäftigten sich die Philosophen der Antike mit Themen, die der Mensch für real hielt. So drückt Sokrates die Allegorie der Höhle aus (siehe Platon). Sokrates stellt folgende Szene dar: Ein Mensch ist seit seiner Kindheit an einen Stuhl gefesselt und kann nur eine Wand sehen, die der Schatten anderer Menschen in der Ferne ist. Wird er diese Schatten als Realität behandeln?Weitere Fragen zur menschlichen Wahrnehmung kommen aus dem Bereich der Skepsis. Der französische Philosoph René Descartes hat sich in seinem anonym veröffentlichten Werk gefragt, ob die von uns wahrgenommene Welt real oder eine völlige Illusion ist, geschmiedet vom bösen Geist Genius Malignus. Die Idee von Genius Malignus ist im Bild dargestellt. 2.1: Das Gehirn im Tank Wikipedia (2007) Philosophie des 20. Jahrhunderts, wie das Gehirn im Tank entstand (siehe Abbildung 2.1). Hier wird das Gehirn entnommen und in einen Behälter gelegt, und dann wird das Gehirn mit einem Computer verbunden, der vorgibt, in einem Körper zu sein, wie in Abbildung 2.1 gezeigt, der Eis isst. Dies ist ein Gedankenexperiment, dessen Zweck es ist, unsere Sicht der Realität zu überdenken. Dieses Gedankenexperiment lieferte vielen Autoren die Grundlage für Romane und Drehbücher, darunter die Wachowski-Brüder und ihren Film The Matrix. 2.2.4 Interaktion in der virtuellen Welt Der Begriff Interaktion stammt aus der Soziologie und ist ein Kernbestandteil der Disziplin. Es kann im Kontext der Soziologie wie folgt beschrieben werden: Interrelated human behavior (...), also die Beziehung zwischen zwei oder mehr Menschen (...) (Goertz, 1995, S. 478) Dieser Begriff wird verwendet für Die Informatik übernimmt und beschreibt die Nutzung von Computersystemen durch den Menschen. Das Forschungsfeld „Mensch-Computer-Interaktion“, auch bekannt als HCI, konzentriert sich auf das Design von Benutzeroberflächen mit dem Ziel, die Mensch-Computer-Interaktion zu verbessern. Auch wenn zwei Disziplinen die gleiche Terminologie verwenden, sind die Inhalte unterschiedlich. Daher verwendet dieser Artikel den Begriff Interaktion aus der Sicht der Informatik. Ein weiteres Verständnis der Interaktion und ihrer Verbindung mit der Informatik aus soziologischer Perspektive finden sich bei Bronsch (2017a) und Quiring und Schweiger (2006). Die Interaktion in der virtuellen Welt folgt dem gleichen Schema wie in der realen Welt, zumindest sollte dies der Eindruck des Nutzers sein. Daher löst eine Aktion eine zuvor definierte Reaktion aus. Der Unterschied besteht jedoch darin, dass die von Butz und Krüger (2017) beschriebene etablierte Interaktionsmethode nicht für die virtuelle Welt gilt. In der virtuellen Welt kann es jede Größe haben. Wenn der Benutzer ein HMD trägt, kann er sich höchstens an einer Stelle im Raum frei bewegen, kann sich also auch in der virtuellen Welt bewegen. Diese Technik erlegt den Benutzern normalerweise Einschränkungen auf. Solange der Nutzer die Kabelverbindung zum Computer nicht unterbricht oder gegen eine reale Wand stößt, kann er sich in der virtuellen Welt frei bewegen. Es gibt jedoch auch einige Methoden oder Konzepte, die einen uneingeschränkten Zugang zur virtuellen Welt ermöglichen. Eine Möglichkeit besteht darin, ein omnidirektionales Laufband wie Virtuix Omni8 zu verwenden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Ungenauigkeit der menschlichen Wahrnehmung zu nutzen. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, dass die Wahrnehmung von Körperbewegungen und Raumpositionen weit weniger genau ist als das Sehen. Diese Technik wird auch als umgelenktes Gehen bezeichnet, siehe Hodgson et al. (2008), bekannt als. Dem Nutzer wird suggeriert, dass diese bald ausläuft, obwohl er eine leichte Kurve geht, ist die oben erwähnte Objektauswahl meist die gleiche wie in der realen Welt, was die VR-Technologie in vielen Anwendungsbereichen so interessant macht. Andererseits ist das Problem der Auswahl entfernter Objekte ein Problem. Dazu kann ein virtueller Cursor verwendet werden. Read Less