Televirtuality

Das Konzept, das sich hinter dem Begriff "Televirtuality" versteckt, beinhaltet das Treffen von räumlich getrennten Personen im virtuellen Raum. Auch hierbei handelt es sich um eine Bündelung von Kommuniktionssystemen; es werden sowohl Audio- als auch Videodaten übertragen.

Vorgestellt wurde dieses Konzept erstmals auf der Imagina 1993. Dort trafen sich zwei Clones von realen Personen in einer virtuellen Kirche, die im Original seit 1860 zerstört ist.

Die Ansätze solcher multipartizipativen Kommunikationssysteme gehen auf ein Projekt von Nicholas Negroponte in der Architecture Machine Group des MIT (Massachusetts Institute of Technology) zurück. Dort wurde 1980 des Projekt "Talking Heads" geschaffen.

Hintergrund dieser Entwicklung war die DARPA (Defence Advanced Research Projects Agency) des amerikanischen Verteidigungsministeriums. Die DARPA suchte zu dieser Zeit nach Möglichkeiten, die ein Regieren des Landes im Falle eines atomaren Krieges erlaubten. Es sollten Mittel der Telekommunikation geschaffen werden, mit denen Konferenzen auch über große Entfernungen gehalten werden könnten.

Damals hatte Negroponte die Idee, die Konturen menschlicher Gesichter auf Bildschirmen anzubringen und darauf dann ein Videobild des entsprechenden Gesprächspartners zu projizieren. Es sollten an strategisch günstig gelegenen Orten spezielle Konferenzräume geschaffen werden, bei denen jeweils ein realer Gesprächsteilnehmer anwesend sein sollte, alle anderen sollten nur virtuell dabei sein. Durch die simultane Übertragung der Mimik der einzelnen Teilnehmer war es dadurch möglich, eine Konferenz mit mehreren Teilnehmern ziemlich realistisch darzustellen. Dieses Projekt wurde nie realisiert, es war jedoch ein Anfang.

Ein ähnliches Verfahren wurde unter dem Namen "Greenspace-Projekt" im April angewendet. Dieses Projekt wurde von Thomas Furness, Leiter des HITLab und Masahiro Kawahata, Mitglied des Fujitsu Research Institutes, ins Leben gerufen. Ziel dieses Projekts war, ein System zu entwickeln, bei dem sich hunderte von Konferenzteilnehmern durch Avatare repräsentiert, in einem virtuellen Konferenzraum treffen und miteinander kommunizieren konnten.

Die erste Präsentation dieses Sytemes fand im November 1994 statt. Hierbei trafen sich zwei Gesprächsteilnehmer, geographisch getrennt durch den Pazifik, in einem virtuellen Raum. Um die Mimik der Gesprächspartner zu übertragen, wurde das VR-Sytem mit einem Video-Conferencing-System gekoppelt, welches die animierten Texturen der Köpfe lieferte. Die VR- und Bewegtbilddaten wurden parallel übertragen; die Bandbreite betrug 318 kbps. Dadurch, das die Bandbreite so gering gehalten wurde, mußten bei der Bildqualität jedoch große Abstriche gemacht werden. Die Bilder konnten nur als eine Aneinanderreihung von Standbildern erkannt werden. Die Mimik ging dadurch fast völlig verloren. Trotzdem wurden fünf 64-Bit ISDN-Kanäle benötigt. Auch die Bildauflösung war alles andere als Fernsehqualität und an eine bidirektionale Datenübertragung war nicht zu denken.

Eine Lösung für dieses Problem könnte sein, das Gesicht über eine Kamera zu erfassen und nur wichtige Daten wie Augenstellung und Mundbewegungen als numerische Werte zu übertragen und auf der Seite des Empfängers wieder zu einem Bild zusammenzufügen. Bei einem solchen System bestände jedoch der Nachteil, das sich Mund und Augen zwar bewegen, die Gesichtsmuskulatur jedoch statisch bleiben würde.

Eine weitere Möglichkeit wäre ein parametrisiertes Gesichtsmodell. Dadurch könnte die Bandbreite weiter gesenkt werden. An einem solchen Modell wird momentan in Japan gearbeitet. Ziel dieses Modells ist es, daß sich die Avatare der beteiligten Personen im virtuellen Raum unterhalten können. Es wird hierbei die körperliche Position der Teilnehmer im Raum, Hand- und Kopfbewegungen durch magnetisches Tracking ermittelt. Die Mimik der Personen wird durch ein optisches Tracking-System ermittelt und auf ein Drahtgittermodell eines Kopfes übertragen. Es ist damit zu rechnen, daß das "parametrisierte Gesichtsmodell" in den nächsten zehn Jahren auf dem Markt eingeführt wird.

Zusammenarbeit in der virtuellen Welt

Virtuelle Realität gilt als eine vielversprechende Methode eine bessere Mensch-Maschinen-Schnittstelle zu schaffen, welche die Einschränkungen herkömmlicher Desktop-Systeme überwindet. Ziel ist es, die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine einfacher und natürlicher zu gestalten. Ein weiteres Ziel von VR ist es, die zwischenmenschliche Zusammenarbeit über größere Entfernungen zu verbessern. Es stellen sich neue Herausforderungen an Interaktion und Datenübertragung. Die Aufgabe ist, nicht nur die simple Übertragung von Nutzdaten zu realisieren, sondern auch die Aspekte der menschlichen Kommunikation wie Gesichtsausdruck, Körpersprache oder Augenkontakt.

Man unterscheidet dabei verschiedene Arten der Zusammenarbeit:

Synchrone Zusammenarbeit findet zum gleichen Zeitpunkt am gleichen oder ungleichen Ort statt. Asynchrone Zusammenarbeit ist entsprechend am gleichen oder ungleichen Ort zu unterschiedlichen Zeitpunkten.

Symmetrische und asymmetrische Zusammenarbeit bezieht sich auf die Rollenverteilung der kommunizierenden Partner. Die Rollen beziehen sich auf den sozialen oder den geschäftlichen Teil. Wird von einer Person bspw. eine Rede gehalten und die anderen Beteiligten hören zu, so wird dies als asymmetrische Zusammenarbeit bezeichnet.

Mit Projective-VR-Systems, kombiniert mit den Möglichkeiten der Telepräsenz, kann die Kommunikation und die Zusammenarbeit über räumliche Entfernungen wesentlich verbessert werden. Applikationen (Responsive Workbench, CyberStage, Teleport), bei denen sich Personen im virtuellen Raum treffen, Blickkontakt vorhanden ist und gemeinsame Aufgaben gelöst werden, werden im nächsten Kapitel vorgestellt.

Projective-Display-Systems

Projective-Display-Systems sind der aktuelle Stand der Technik, was VR-Umgebungen betrifft. Der Benutzer wird bei dieser Technik von der Last und Unbequemlichkeit des Datenhelms befreit. Hohe Auflösung und Wiedergabegeschwindigkeit ermöglichen ernsthafte VR-Applikationen. Zur Zeit sind Tisch- (Responsive Workbench) und Rauminstallationen (CyberStage, Teleport) erhältlich. Bei diesen Projective-Display-Systems wird der wirkliche Raum durch einen virtuellen Raum erweitert. In den virtuellen Raum wird ein Koordinatensystem des reellen Raumes gelegt. Die lokalen und die entfernten Teilnehmer werden in diesem Koordinatensystem dargestellt und auf diese Weise in den virtuellen Raum versetzt.

Beim Konzept der Responsive Workbench führt der Benutzer dann keine Simulationen mehr mit dem Computer durch, sondern der Computer ist in die Welt des Benutzers integriert. Die virtuellen Objekte und Kontrollwerkzeuge, die als computergenerierte Bilder dargestellt werden, werden dann auf die Oberfläche eines Tisches projiziert. Der Benutzer arbeitet mit den Objekten und verändert sie, so, als seien es reale Objekte. Der augenblickliche Stand der Dinge ist, daß nur ein Benutzer agieren kann. Mehrere Beobachter können die Taten des Akteurs mit entsprechenden Brillen folgen.

CyberStage ist ein Stereoanzeigesystem in Raumgröße, welche die Illusion erzeugt, in eine computergenerierte virtuelle Umgebung einzutauchen. Die Benuter sehen große virtuelle Räume und hören räumlich verteilten Sound. Es sind sowohl Interaktionen einer einzelnen Person im virtuellen Raum möglich, als auch Zusammenarbeit mehrer Personen. Benutzer, die in die virtuelle Welt eingetaucht sind, befinden sich physikalisch auf dem Anzeigesystem. Drei Rückprojektionssysteme sind rechtwinklig zu der Bodenprojektion installiert (jedes 3 x 3 Meter). Die Position des Akteurs wird über Sensoren ermittelt. Entsprechende Brillen werden für die Stereowahrnehmung der Bilder benötigt. Momentan gibt es zwei Installationen des CyberStage. Diese sind auf einem Holzgerüst aufgesetzt, um den Geräuschpegel für die elektromagnetische Abtastung so gering wie möglich zu halten.

Teleport ist ein synchrones Kollaborationssytem. Dieses System ist in speziellen "Display Rooms" installiert. Eine Wand des "Display Rooms" ist hierbei der "View Port" in eine virtuelle Erweiterung. Diese Erweiterung ist von der Geometrie und der Oberflächencharakteristik her mit dem realen Raum identisch. Ist eine Teleconferencing-Sitzung aufgebaut, werden die Videodaten des entfernten Teilnehmers in der virtuellen Erweiterung dargestellt. Die Sitzposition des lokalen Teilnehmers wird von einem Trackingsystem erfaßt und erscheint auf dem Bildschirm des entfernten Teilnehmers. Durch die Kombination von Abtasten des Viewers, wandgroßem Display und Wiedergabe und Zusammensetzung in Echtzeit entsteht die Illusion, daß die virtuelle Erweiterung mit dem realen Raum verbunden sei. Das Ergebnis ist eine Teleconferencing-Umgebund, in der reale und virtuelle Umgebungen kombiniert werden, ohne daß zusätzliche Geräte zur Visualisierung wie Datenhelme erforderlich sind.