Project Digital Reality - Cheatsheet

Grundlagen der VR-Technologie

Definition:

Grundlagen der Virtual Reality (VR) umfassen die Technologien und Prinzipien zur Erstellung und Nutzung virtueller Umgebungen, die immersive Erlebnisse bieten.

Details:

• Hardware: HMDs, Controller, Sensoren
• Software: Grafik-Engines, VR-spezifische APIs
• Tracking: Position (6DOF), Orientierung
• Immersion durch: visuelle, auditive und haptische Signale
• Rendering: Echtzeit-Grafik, Latenzoptimierung
• Bilderzeugung: Stereoskopie, FOV, Auflösung
• Bewegungssteuerung: Freiheitsgrade, Interaktionstechnik
• Sicherheitsaspekte: Übelkeit, Ergonomie

Unterschiede zwischen AR und VR

Definition:

AR (Augmented Reality) fügt digitale Elemente zur echten Welt hinzu. VR (Virtual Reality) taucht den Nutzer komplett in eine digitale Welt ein.

Details:

• AR: Überlagerung digitaler Informationen auf die reale Welt.
• VR: Vollständige Simulation einer digitalen Umgebung.
• AR-Geräte: Smartphones, Tablets, AR-Brillen.
• VR-Geräte: VR-Headsets, VR-Controller.
• AR-Anwendungen: Navigation, Spiele, Wartung.
• VR-Anwendungen: Spiele, Ausbildung, Simulationen.

Benutzerzentriertes Design

Definition:

Benutzerzentrierte Design zielt darauf ab, Produkte und Systeme zu erstellen, die die Bedürfnisse, Vorlieben und Einschränkungen ihrer Benutzer berücksichtigen.

Details:

• Fokus auf Benutzeranforderungen
• Iterativer Designprozess
• Nutzertests und Feedback-Schleifen
• Einbeziehung von Nutzern in den gesamten Entwicklungsprozess
• Ergonomische und benutzbare Schnittstellen

Techniken zur Erstellung realistischer 3D-Modelle

Definition:

Techniken und Methoden zur Erzeugung naturgetreuer 3D-Modelle unter Einsatz verschiedener Software und Algorithmen.

Details:

• Fotogrammetrie: Erstellung von 3D-Objekten durch Aufnahme und Analyse mehrerer Fotos.
• 3D-Scanning: Nutzung von Lasern oder strukturiertem Licht zur Erfassung der Geometrie eines Objekts.
• NURBS-Modellierung: Verwendung von nicht-uniformen rationalen B-Splines zur präzisen Beschreibung glatter Kurven und Flächen.
• Polygonale Modellierung: Aufbau von 3D-Objekten durch Verbinden von Polygonen.
• Sculpting: Digitales Formen eines Modells ähnlich wie bei der physikalischen Bildhauerei, z.B. mit Software wie ZBrush.
• Texturierung: Anwendung von 2D-Bildern auf 3D-Modelle zur Erhöhung der Detailtiefe, oft unter Verwendung von normalen und Displacement-Maps.
• Rendering: Erstellung finaler Bilder aus 3D-Modellen durch Verfolgung von Lichtstrahlen und Simulation von Materialien mittels Algorithmen wie Raytracing und Global Illumination.

Interaktion in virtuellen Räumen

Definition:

Interaktion in virtuellen Räumen umfasst die Kommunikation und Manipulation innerhalb digitaler Umgebungen, meist durch Avatare und Interfaces.

Details:

• Bedeutung von Avataren: Repräsentation des Nutzers.
• Embeddedness: Eintauchgefühl (Immersion) und Präsenz.
• Schnittstellen: VR-Brillen, Motion-Tracking, haptische Geräte.
• Soziale Interaktion: Text-, Sprach- und Gestenkommunikation.
• Challenges: Latenz, realistisches Feedback, Skalierbarkeit.
• Technologien: Unity, Unreal Engine, WebVR.

Programmierung von AR-Anwendungen

Definition:

Programmierung von Augmented Reality (AR) Anwendungen.

Details:

• AR-Frameworks: ARKit (iOS), ARCore (Android), Unity3D mit Vuforia
• AR SDKs: OpenCV, Wikitude
• 3D-Modellierung: Blender, Autodesk Maya
• Programmiersprachen: Swift (iOS), Kotlin (Android), C# (Unity3D)
• Tracking-Technologien: Marker-basiertes Tracking, Markerloses Tracking (SLAM), GPS-basiertes Tracking
• Rendering: Ganzheitliche Szenenerstellung, Beleuchtung, Schatten und Texturierung
• Interaktion: Gestenerkennung, Touch-Interaktionen, Sprachbefehle
• Mathematik & Physik: Lineare Algebra, 3D Matrizen, Quaternionen
• Optimierung: Performance-Tuning, Speicheroptimierung, Energiemanagement

Evaluationsmethoden für interaktive Systeme

Definition:

Methoden zur Bewertung der Benutzerfreundlichkeit und Effektivität interaktiver Systeme

Details:

• Heuristische Evaluation: Experten überprüfen das System anhand von Usability-Prinzipien.
• Benutzerstudien: Beobachtung und Befragung realer Benutzer während der Nutzung des Systems.
• Usability-Tests: Systematische Tests mit Nutzern zur Erkennung von Usability-Problemen.
• Fragebögen: Strukturierte Befragung von Benutzern nach der Nutzung.
• Analytics: Datengestützte Analyse des Nutzerverhaltens.
• Denken-laut-Methode: Nutzer verbalisieren ihre Gedanken während der Nutzung des Systems.

Integration von Medien in interaktive Anwendungen

Definition:

Einbindung von Bildern, Videos, Audio und 3D-Objekten in interaktive Applikationen zur Verbesserung von Benutzererfahrungen.

Details:

• Medientypen: Bilder, Videos, Audio, 3D-Modelle
• Technologien: HTML5, WebGL, Unity, Unreal Engine
• Ziel: Interaktivität und Benutzerengagement erhöhen
• Herausforderungen: Dateigröße, Ladezeiten, Kompatibilität
• Beispiele: Interaktive Lernumgebungen, Spiele, Simulationen
• Best Practices: Optimierung der Medien, Progressive Enhancement