Ein System für die Entwicklung von räumlichen Benutzungsschnittstellen

Mit der Entwicklung von VR stehen Technologien zur Verfügung, mit denen räumliche Benutzungsschnittstellen realisiert werden können. Die räumliche Wahrnehmung und Interaktion kann in einer Reihe verschiedener Anwendungsgebiete genutzt werden. Herausragendes Beispiel ist die Anwendung im Virtual Prototyping, die durch die Substitution von realen Prototypen Zeit und Kosten einspart. Die vorliegende Arbeit setzt sich mit verschiedenen Konzepten und Verfahren der räumlichen Interaktion auseinander, kategorisiert und bewertet sie. Es zeigt sich, dass die Entwicklung bisheriger räumlicher Benutzungsschnittstellen aufwendig war. Einfache Systeme zur schnellen prototypischen Entwicklung von VR-Anwendungen auf der Basis fertiger Interaktionsmodule, die die gängigen Interaktionstechniken abdecken, fehlen. Vorhandene Interaktionstechniken werden bisher in singulären Anwendungen eingesetzt und sind meistens von der verwendeten Gerätekonfiguration abhängig. Die vorliegende Arbeit verfolgt daher das Ziel, ein System zur Entwickung von räumlichen Benutzungsschnittstellen bereitzustellen, das den Anforderungen in Bezug auf Benutzbarkeit, Modularität und mehrfacher Verwendbarkeit genügt. Zunächst werden dazu vorhandene Ein- und Ausgabegeräte und Verfahren sowie Basisinteraktionen analysiert. In einem zweiten Schritt werden alle Gestaltungsaspekte von räumlichen Benuztungsschnittstellen charakterisiert. Das Konzept der virtuellen Werkzeuge, das die Basis des Systems zur Entwicklung von räumlichen Benutzungsschnittstellen bildet, wird eingeführt. Virtuelle Werkzeuge werden durch Elementarinteraktionen, d. h. interpretierte Benutzereingaben gesteuert. Die Selektion der virtuellen Werkzeuge erfolgt durch neu entwickelte und experimentell überprüfte Auswahlmechanismen. Verschiedene Typen von virtuellen Werkzeugen des Systems zur Entwicklung von räumlichen Benutzungsschnittstellen, wie z. B. Werkzeuge zur diskreten oder kontinuierlichen Navigation, virtuelle Dreh- und Schieberegler oder Werkzeuge zur Manipulation von Objekten, werden konzipiert. Das System zur Entwicklung von räumlichen Benutzungsschnittstellen bildet einen konzeptionellen Rahmen zur Entwicklung von Anwendungen mit räumlichen Benutzungsschnittstellen. Zwei typische Gerätekonfigurationen und die Architektur des zugrundeliegenden Virtual Reality Systems werden erläutert. Das Virtual Realtiy System setzt auf einem Standard-Betriebssystem und einer weitverbreiteten Grafikbibliothek auf. Dadurch kann eine plattformübergreifende Entwicklung gewährleistet werden. Besonderes Augenmerk bei den darauf aufsetzenden Modulen des Systems zur Entwicklung von räumlichen Benutzungsschnittstellen und den zugehörigen Schnittstellen wurde auf die Erweiterungsmöglichkeit gelegt. Dies zeigt sich bei der exemplarischen Anwendung des Systems zur Entwicklung von räumlichen Benutzungsschnittstellen. Das System zur Entwicklung von räumlichen Benutzungsschnittstellen wurde zur Realisierung von zehn verschiedenen Anwendungen eingesetzt und eingehend getestet. Die Anwendungen konnten durch die Wiederverwendung von Standardmodulen in kürzester Zeit entwickelt, getestet und produktiv eingesetzt werden. Die zur Verfügung gestellten Interaktionstechniken lösen die typischen Aufgaben in räumlichen Benutzungsschnittstellen und werden auch von ungeübten Benutzern schnell beherrscht.