Immersive Interaktive Entwicklung Projektionsbasierter Virtueller Umgebungen

Eine virtuelle Umgebung ist die computerunterstützte Simulation einer räumlichen Umgebung. Wird diese Simulation in einer stereoskopischen Projektionsumgebung als VR-System visualisiert, entsteht beim Benutzer der Umgebung der Eindruck der Immersion - des Eingetauchtseins in die virtuelle Umgebung. Die Entwicklung einer solchen Umgebung auf der Basis eines VR-Softwarerahmenwerks ist ein zeitaufwendiger Prozess. Nach dem derzeitigen Stand der Technik werden die verschiedenen Arbeitsgänge der Entwicklung größtenteils an 2D-Arbeitsplatzsystemen, abseits des Ziel-VR-Systems durchgeführt. Zwischen Implementierung und Test muss dabei immer zwischen zwei grundsätzlich verschiedenen Arbeitsumgebungen gewechselt werden. Dies führt zu einem räumlichen, zeitlichen und logischen Bruch zwischen Entwicklung und Test der virtuellen Umgebung.In der vorliegenden Arbeit wird zur Überwindung des bestehenden Bruchs zwischen den verschiedenen Arbeitsumgebungen der Ansatz verfolgt, die Entwicklung einer virtuellen Umgebungen so weit wie möglich von innerhalb dieser Umgebung durchzuführen, während die entwickelnde Person in den virtuellen Raum eingetaucht ist. Hierzu werden gängige Strukturen und Methoden untersucht, zentrale Arbeitsgänge identifiziert und deren Eignung für die Durchführung in der virtuellen Umgebung bestimmt. Davon ausgehend wird das zentrale Konzept des VR-Tuning entwickelt, welches in der schrittweisen gezielten Veränderung einer virtuellen Umgebung zur Laufzeit besteht. Die in VR-Systemen gängigen Strukturen des Szenengraph und des Datenflusses durch Feldrouten werden durch Zustandsautomaten erweitert. Die Zustandsautomaten sind dabei in den Datenfluss eingebettet, und mit dem Konzept des VR-Tuning zu einem Programming with Example Ansatz integriert.Eine besondere Herausforderung bei der Durchführung von Entwicklertätigkeiten innerhalb einer virtuellen Umgebung ist die Unterstützung der Interaktionsaufgaben der Systemkontrolle und symbolischen Interaktion in der 3D-Benutzungsschnittstelle des VR-Systems. In der vorliegenden Arbeit werden bestehende Interaktionstechniken hierzu untersucht und bewertet. Es werden neue Interaktionstechniken definiert und untersucht, die vor allem auf der Benutzung von georteten tragbaren Computern in der virtuellen Umgebung beruhen.Es wird die Implementierung der vorgestellten Konzepte in einem Gesamtsystem beschrieben, und anhand einer abschließenden Benutzerstudie wird gezeigt, dass der Entwicklungsprozess mit den gewählten Ansätzen effektiv in die virtuelle Umgebung verlagert wird, und dadurch der Bruch zwischen Entwicklung und Test überwunden werden kann.