Spheree – Sphärisches Display ermöglicht 3D-Animationen

Forscher der Universität von Sao Paulo in Brasilien und der Universität von British Columbia in Kanada haben ein sphärisches Display entwickelt, mit dessen Hilfe Benutzer dreidimensionale Objekte betrachten und mit ihnen interagieren können.

Das Gerät mit dem Namen Spheree ist das erste Display, welches einheitliche, hochauflösende Bildpunkte auf eine Kugelfläche projiziert. Diese Technologie ermöglicht es Benutzern erstmals, Objekte in einem dreidimensionalen Raum darzustellen und mit Hilfe von Gesten mit ihnen aus jedem Winkel zu interagieren bzw. sie zu steuern. Vom äußerlichen Erscheinungsbild her erinnert die Spheree auf den ersten Blick an eine Schnee- oder Kristallkugel, in die die Benutzer hineinstarren, sodass hier leicht Assoziationen mit Wahrsagern entstehen können.

Vorgeführt wurde die neue Technologie auf der SIGGRAPH 2014, der 41. Internationalen Konferenz und Ausstellung zu Computergrafik und interaktiven Technologien, die vom 10. bis 14. August 2014 in Vancouver stattfand. Dort konnten die Teilnehmer eine 3D-Animation steuern, in der ein Zug im Schneefall rund um ein animiertes Haus herum fuhr. Die Teilnehmer der Konferenz erkundeten das kugelförmige Display mit großem Interesse. Möglich wird diese interaktive Visualisierung durch acht Projektoren im Taschenformat, die im Fußteil der Kugel untergebracht sind, sowie einer leistungsstarken Software, die das Zusammenspiel der einzelnen Projektoren koordiniert. Somit ist eine einheitliche Darstellung einer 3D-Animation fast überall auf der Kugeloberfläche möglich.

Eine Herausforderung bei dieser Entwicklung sind insbesondere die Projektoren. Die im Demonstrator eingesetzten Pico-Projektoren sind zwar sehr klein, besitzen aber lediglich eine niedrigere Auflösung und eine geringe Helligkeit im Vergleich zu herkömmliche Projektoren. Gerade für moderne Virtual-Reality-Systeme ein großes Problem, da diese speziell eine hohe Auflösung und Bildqualität zum Ziel haben.

Das internationale Team der brasilianischen und kanadischen Forscher versucht dieses zu umgehen, indem sie eine automatische Kalibrierung der Projektoren mit Hilfe eines Algorithmus namens FastFusion verwenden. Er ermöglicht es, Auflösung und Helligkeit der einzelnen, projizierten Bilder derart miteinander nahtlos zu verbinden, dass ein Rückgang der Qualität verhindert wird. Dies gelingt vor allem durch den Einsatz einer Webcam, welche die Position der einzelnen Projektionen feststellt und ihren Beitrag zum Gesamtbild in der Kugel gezielt berechnet.

Das Autokalibrierungssystem arbeitet dabei mit einer praktisch beliebigen Anzahl von Projektoren, wodurch auch größere Versionen des Spheree-Displays entwickelt und realisiert werden können. Die Forscher konnten bereits sowohl ein System mit einem 18-Zentimeter breiten Display und vier Projektoren, als auch ein System mit einem 51 Zentimeter breiten Display und acht Projektoren erfolgreich umsetzen. Dadurch, dass bei der Projektion auf die Verwendung von speziellen Spiegel oder Linsen verzichtet wird, werden „blinde Flecken“ im gesamten projizierten Bild vermieden.

Um die Interaktion mit den Menschen in der Umgebung zu ermöglichen, verwendet Spheree sechs Infrarot-Kameras. Sie verfolgen die Bewegung der Zuschauer, die dazu momentan noch ein spezielles Band am Kopf tragen müssen. Durch die Daten der Kameras kann ein Computer ständig die virtuelle Szene perspektivisch bezogen auf die Position eines Betrachters korrigierten. Darüber hinaus wird eine Gestensteuerung mit Hilfe einer Leap Motion-Schnittstelle umgesetzt. Sie ermöglicht den Benutzern die Steuerung und Interaktion der 3-D-Szenen und Animationen durch Gesten, beispielsweise um eine Animation zu beginnen oder vorwärts und rückwärts zu bewegen.
Als Anwender für solch eine Technologie sehen die Forscher unter anderem Modellbauer und Animatoren, die insbesondere in Team-Projekten arbeiten. Auch in interaktiven Museen kann ein solches Display zu Demonstrationszwecken gut eingesetzt werden.

Quelle und weiterführende Informationen: Spheree

Spheree

7.2

Realisierbarkeit

8.0/10

Marktchance

6.0/10

Nützlichkeit

6.5/10

Spaßfaktor

7.0/10

Will ich haben

8.5/10

Pro

• nettes Spielzeug
• im Job gut einsetzbar

Kontra

• Qualität der Darstellung
• beschränkte Möglichkeiten der Interaktion