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Konzeption und Realisierung der Integration einer komponentenbasierten virtuellen Umgebung in ein Trainingssystem

 
: Bork, M.
: Grimm, P.; Dörner, R.

Darmstadt, 2000
Darmstadt, TU, Dipl.-Arb., 2000
German
Thesis
Fraunhofer IGD ()
component-based software development; computer-based training; distributed virtual environment; virtual reality

Abstract
ETOILE (Environment for Team, Organisational and Individual Learning) ist ein verteiltes Trainingssystem, entwickelt am Fraunhofer Institut für Graphische Datenverarbeitung (IGD). Es ist in Java implementiert und erlaubt das Trainieren der kommunikativen Aspekte von Notfallsituationen. Neben einer zweidimensionalen Benutzerschnittstelle stellt das System eine Visualisierung des trainierten Szenarios in einer dreidimensionalen virtuellen Umgebung zur Verfügung.
Dieser Visualisierungsteil ist ein separates monolithisches System, implementiert in C++ und über das Java Native Interface (JNI) an ETOILE angeschlossen. Es ist möglich, neue Szenarien einschließlich dreidimensionaler Repräsentationen zu erstellen, ohne Änderungen am Traininssystem selbst vornehmen zu müssen. Allerdings ist dieser Prozeß noch eine komplexe Aufgabe, für die die Beschreibung verschiedener logische Aspekte eines Szenarios sowie der Geometrie der virtuellen Szene erforderlich ist.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, das monolithische Virtual-Reality-System mit einer komponentenbasierten Lösung zu ersetzen und diese in das ETOILE-System zu integrieren. Da ETOILE mit der Programmiersprache Java realisiert wurde, wurde Java3D zur Visualisierung und JavaBeans als Komponentenmodell benutzt.
Die dreidimensionalen Objekte, die in der virtuellen Umgebung verwendet werden, sind als Komponenten implementiert. Sie enthalten alle nötigen Attribute für die Benutzung in ETOILE, wie etwa symbolische Namen, sowie Programmcode zur Definition bestimmten Verhaltens. Da es sich bei diesen Objekten um JavaBeans handelt, ist es leicht, sie innerhalb einer graphischen Umgebung visuell anzupassen. Die Objekte können dann mit ihren veränderten Zuständen wieder gespeichert werden. Das VR-System selbst ist ebenso aus Komponenten aufgebaut. Um die Vorteile dieses Konzeptes zu demonstrieren wurde eine prototypischer Editor implementiert. Dieser konnte insbesondere dazu benutzt werden, um die Attribute der Objekte eines Trainingsszenarios
visuell zu bearbeiten. Der Editor ist ebenso komp onentenbasiert, wobei er hauptsächlich die Komponenten des VR-Systems wiederverwendet. Um die Benutzbarkeit des Systems weiter zu erhöhen, wurden die Benutzungsschnittstellen des VR-Systems um Navigationshilfen erweitert, wie Teleportation oder Anzeige des aktuellen Raums. Für den Editor wurden aus dem gleichen Grund Konzepte der visuellen Programmierung angewendet, wie die Benutzung von Ikonen oder Farbmetaphern.
Die Evaluierung der Arbeit ergab, daß die Nachteile des neuen Systems eine schlechtere Performanz und Darstellungsfehler sind, wodurch die Immersion des Anwenders verringert wird. Ein weiteres Ergebnis war
jedoch, daß der Modellierungsprozeß mit dem neuen Ansatz leichter geworden ist. Zusätzlich ist wegen der verbesserten
Benutzungsfreundlichkeit das VR-System leichter zu verwenden. Durch dessen komponentenbasierte Natur ist die Implementierung außerdem flexibler als die ursprüngliche Realisierung. Die Komponenten können für andere Anwendungen wiederverwendet, neue Komponenten können dem System hinzugefügt werden.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-1707.html