Entwicklungsprojekt vri: Virtual Reality in Internet und Intranet Im virtuellen Raum Bilder aufhängen

Von Wolfgang Renz

Stellen Sie sich vor, sie wollen eine Galerie bauen und sie mit Werken alter und neuer Meister ausstatten. Wäre es da nicht schön, schon einmal vor Beginn der Arbeiten zu sehen, wie sich die Bilder in die Raumgestaltung einfügen und bei welchem Lichteinfallwinkel sie am besten zur Geltung kommen? Virtual Reality, kurz VR, macht es mög­lich. Mit dieser jungen Computertechnologie lassen sich dreidimen­sionale Ansichten von Räumen schaffen, die real gar nicht existieren. In der virtuellen Welt kann man sich dann per Mausklick fortbewegen und sogar Bilder an die Wand hängen. Das Entwicklungsprojekt VRI (Virtual Reality im Internet) an der FH Hamburg untersucht neue Schnittstellen zwischen VR-Anwendungen, Bilddatenbanken, medizinischen Geräten und CAD-Systemen, insbesondere die neuen Standards für deren Anbindung an Internet und Intranet. Ziel der Machbarkeitsstudien und Prototypen ist es, aufzuzeigen, mit welchen Methoden und in welchen Anwendungsbereichen man die technologischen Mög­lich­keiten nutzbar machen kann.

Die Fortbewegung in virtuellen Räumen (in der Fachsprache: Navi­gation) und das interaktive Arbeiten mit Ele­men­ten dieser drei­dimen­sionalen Räume, etwa Bildern aus einer Bilddatenbank oder Konstrukt­ionen aus einem CAD-System, erfordert neuartige Benutzer­schnitt­stellen, z.B. ein sogenanntes Trackingsystem, das zum Ver­folgen der Bewegungen im virtuellen Studio eingesetzt wird. Ähnliche Systeme sind jetzt auch für den Heim-PC verfügbar. Allerdings unterstützt die derzeit verfügbare Software diese neuen Möglichkeiten nur unzureichend. Die Entwicklung solcher Software hat teilweise Forschungscharakter und wird ebenfalls im VRI-Projekt durchgeführt.

Im Rahmen von Studienprojekten des VRI-Projekt der Fachhochschule Hamburg untersuchen Studentinnen und Studenten das Zusammen­spiel von Bilddatenbanken, CAD-Systemen und Virtual-Reality (VR). So wurden unter anderem Softwareschnittstellen weiterentwickelt, um Bilder aus CAD-Systemen in das im Internet übliche VRML-Format zu konvertieren und umgekehrt. Diese Technik ermöglicht zum Beispiel einem deutschen Konstrukteur, seine Entwürfe über das Internet mit einem amerikanischen Partner gemeinsam zu betrachten und zu diskutieren, auch wenn dieser nicht das gleiche CAD-System zur Verfügung hat. Ein anderes Beispiel ist der Prototyp eines Werkzeugs, mit dem man ein Museum virtuell planen kann, indem man in die 3-D-Konstruktion von Museumsräumen Ausstellungsgegenstände plaziert, die man aus einer Bilddatenbank entnimmt. Im Rahmen dieser Machbarkeitsstudie wurden Anforderungen an Softwareteile wie etwa Werkzeuge für den Bildimport aus Datenbanken oder zum Bewegen in virtuellen Räumen untersucht.

An Hand solcher Aufgabenstellungen machen sich die Studierenden vertraut mit modernen Werkzeugen, wie der Sprache VRML97 (Virtual Reality Modelling Language 97), die das Navigieren und die Interaktion mit dreidimensionalen, photoreali­sti­schen, multimedialen Modellwelten ermöglicht. Darüber hinaus lernen sie die Benutzung von Bilddatenbanken, wenden objekt­orien­tierte Entwurfstechniken an und üben den Einsatz verteilter Objekttechnologie. Was man mit den im VRI-Projekt erworbenen Kenntnissen anfangen kann zeigen drei anspruchsvolle Diplomarbeiten.

Um die Bilder an den Wänden des virtuellen Museums im richtigen Licht erscheinen zu lassen, braucht man photorealistische Darstellungsverfahren. Die Vorstufe zu einem Softwaresystem, das die Einspielung verschiedener Lichtverhältnisse wie zum Beispiel indirekter Raumbeleuchtung oder schrägen Sonnenlichteinfalls ermöglicht, ist eine Modul zur Lichttransport-Simulation (Radiosity-Verfahren). Im Rahmen des VRI-Projektes der FH Hamburg wurde in Zusammenarbeit mit dem Fachbereich Medieninformatik der FH Furtwangen ein solches Lichttransport-Simulationsmodul erstellt. Interessierten Hochschulen, die in vergleichbaren Bereichen forschen und entwickeln, kann es frei zur Verfügung gestellt werden.

Messepräsentationsreif war eine im Rahmen des VRI-Projekts entstandene Diplomarbeit für Philips Semiconductors. Zur Einblendung von Videos in Echtzeit wurde ein VRML-Browser für den Philips Trimedia-Chip weiterentwickelt. Diese Software ermöglicht die drei­dimensional-räumliche Telekonferenz genauso wie die Integration des Internet in das Fernsehen (Set-Top-Box). Das bedeutet: Statt des statischen, unattraktiven Videotextes wird es möglich, vom Fernseher aus im Internet zu surfen und so ohne Medienwechsel zwischen interaktiver Information und passiver Unterhaltung zu wählen.

Die Tomographie ist aus der Medizin nicht mehr wegzudenken. Doch die heute verfügbare Echtzeit-Tomographie bietet dem Arzt noch nicht die volle Hilfe. Ihm fehlt bei schräg im Körper liegenden Tomographie­bildern eine Orien­tierungshilfe, aus der er die räumliche Lage ablesen kann. Bei der 3-D Ultra­schallaufnahme hält der Arzt den Aufnahmekopf in der Hand und hat dadurch eine Information über die Lage des Bildes im Körper. Bei der Tomographie muß diese Information per Software erzeugt werden. Das VRI-Projekt hat das Problem aufgegriffen und einen Software-Prototyp entwickelt, der das Tomograpiebild auf eine Darstellung des aufgeschnittenen Körpers des Patienten projiziert. Die Software ist durch den Einsatz des OpenGL-Standards weitgehend portabel.

Professor Dr. Wolfgang Renz

Fachhochschule Hamburg

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