DaHeuser

Chair for Computer Aided Medical Procedures & Augmented Reality
Lehrstuhl für Informatikanwendungen in der Medizin & Augmented Reality

Methoden und Metaphern zur Navigation in virtuellen Landkarten

Einleitung

In den letzten Jahren konnten sich elektronische Landkarten vor allem wegen ihres praktischen Nutzens immer weiter verbreiten und durchsetzen. Von der einfachen zweidimensionalen Kartenapplikation bis hin zur virtuell komplett nachgebauten Erde gibt es verschie- dene Ansätze für die Interaktion mit virtuellen Landkarten. Navigation ist ein wichtiger Faktor zur Orientierung in virtuellen Welten. Anders als in der Realität können wir uns hier ohne den Einfluss von Naturgesetzen bewegen und uns jederzeit an jeden Ort bringen lassen. Bei klassischen Landkarten auf Papier sind die Interaktionsmöglichkeiten stark beschränkt. Allein der Wechseln von einer 2D Sicht von direkt oben hin zu einer 3D Steuerung bringt einen deutlichen Zuwachs an Komplexität der benötigten Steuerung mit sich. Elektronische Landkarten bieten viel mehr Freiheitsgrade als ihre klassischen Pendants, aber bisher gibt es kaum Erkenntnisse wie diese Freiheitsgrade dem Benutzer intuitiv zugänglich gemacht werden können. Die in dieser Arbeit entwickelte Steuerung ist eine komplexe Flugsteuerung, die versucht den Benutzer durch den Einsatz bekannter Steuerungselemente zu unterstützen. Hierfür habe ich besonders die Metaphern ”Lenkrad“- und ”Flugzeug“- Steuerung untersucht. Der Benutzer hält mit seinem Eingabegerät ein virtuelles Lenkrad, respektive ein Flugzeug in der Hand und steuert.

Lenkradmetapher

Zur Steuerung von PKWs, LKWs und vielen anderen Fahrzeugen hat sich die Lenkung mit einem Lenkrad durchgesetzt. Bereits kleine Kinder benutzen ein imaginäres Lenkrad, wenn sie spielerisch Autofahren imitieren. Die Assoziation ist klar, das Einschlagen eines Lenkrades um die Lenkachse bewirkt eine Rotation der Reifen eines Wagens und somit eine Richtungsänderung. Einer reinen Lenkradsteuerung fehlt die Geschwindigkeitskontrolle. Eigentlich impliziert die Metapher ein Gas- und ein Bremspedal. Diese würden jedoch den Benutzer an eine feste Position binden und eine freies Bewegen im Raum während der Steuerung verhindern. Haltung Lenkrad

Flugzeugmetapher

Die Flugzeugmetapher orientiert sich nicht an der eigentlichen Lenkung eines Flugzeuges mit Hilfe eines Steuerhorns, sondern an dem Verhalten von Flugzeugen beim Fliegen. Um eine Kurve zu fliegen neigen sich Flugzeuge um ihre Längsachse in die Richtung der Kurve. Spielende Kinder breiten die Arme aus, um Flugzeug zu spielen und neigen bei Kurven den inneren Arm nach unten und den äußeren nach oben um das Flugverhalten zu simulieren. Die Flugzeugmetapher deckt nicht nur Richtungsänderungen sondern auch Höhenänderungen ab. Eine Neigung nach oben repräsentiert den Anstieg der Steigung, respektive soll eine Neigung nach unten eine Verringerung der Steigung ausdrücken. Auch bei der Flugzeugmetapher fehlt in dieser Form eine Möglichkeit, die Geschwindigkeit zu beeinflußen. Haltung Flugzeug

Fusion von Metaphern

Während der Entwicklung und Umsetzung der einzelnen Metaphern stellte sich die Frage, ob es sinnvoll möglich ist, mehrere Metaphern gleichzeitig auf eine Steuerung zu übertragen. Gleichzeitig insofern, als dass der Benutzer beide Metaphern verwenden können soll, ohne zwischen den Metaphern explizit umschalten zu müssen.

Misc

  • Demo verfügbar im iTüpferl
  • thesis.pdf: Diplomarbeit: Methoden und Metaphern zur Navigation in virtuellen Landkarten

Todo

  • Source code
    • Put comments into source code
    • Separate code from DirectX version and document changes IN DirectX version
    • Integrate separated code into OpenGL version


ProjectForm
Title: Methoden und Metaphern zur Navigation in virtuellen Landkarten
Abstract: In den letzten Jahren konnten sich elektronische Landkarten vor allem wegen ihres praktischen Nutzens immer weiter verbreiten und durchsetzen. Von der einfachen zweidimensionalen Kartenapplikation bis hin zur virtuell komplett nachgebauten Erde gibt es verschiedene Ansätze für die Interaktion mit virtuellen Landkarten. Navigation ist ein wichtiger Faktor zur Orientierung in virtuellen Welten. Anders als in der Realität können wir uns hier ohne den Einfluss von Naturgesetzen bewegen und uns jederzeit an jeden Ort bringen lassen. Elektronische Landkarten bieten viel mehr Freiheitsgrade als ihre klassischen Pendants, aber bisher gibt es kaum Erkenntnisse wie diese Freiheitsgrade dem Benutzer intuitiv zugänglich gemacht werden können. Die in dieser Arbeit entwickelte Steuerung ist eine komplexe Flugsteuerung, die versucht den Benutzer durch den Einsatz bekannter Steuerungselemente zu unterstützen. Hierfür wurde besonders die Metaphern ''Lenkrad``- und ''Flugzeug``- Steuerung untersucht. Der Benutzer hält mit seinem Eingabegerät ein virtuelles Lenkrad, respektive ein Flugzeug in der Hand und steuert. In einer Benutzerstudie wurde untersucht wie weit sich die beiden Metaphern gleichzeitig in einem Eingabegerät kombinieren lassen. Ob Anwender intuitiv eine der beiden Metaphern bevorzugen, und welchen Einfluß die Neigung des Eingabegerätes auf die Wahl der Metapher hat war einer der Hauptfaktoren, die untersucht wurden.
Student: Nick Heuser
Director: Gudrun Klinker
Supervisor: Marcus Tönnis, Amal Benzina
Type: DA/MA/BA
Area: Registration / Visualization, Computer Vision, Industrial Augmented Reality
Status: finished
Start: 2009/12/15
Finish: 2010/05/15
Thesis (optional): http://campar.in.tum.de/twiki/pub/Students/DaHeuser/thesis.pdf
Picture:  


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