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Wissenschaft und Forschung 05.03.2011

Saarbrücker Forscher entwerfen Schulungsraum für 3-D-Visualisierungen

Saarbrücker Forscher entwerfen Schulungsraum für 3-D-Visualisierungen

Wenn Maschinenbauer eine Industrieanlage planen oder Ärzte neue Operationstechniken lernen, müssen sie sich einzelne Objekte räumlich vorstellen können. Dabei helfen 3-D-Visualisierungen, die in einem speziellen Raum als virtuelle Umgebung dargestellt werden. Dieser so genannte Cave - die Abkürzung steht für „Cave Automatic Virtual Environment“ - ist jedoch teuer. Aufwändig sind außerdem die dafür zu erstellenden 3-D-Projektionen. Wissenschaftler der Universität des Saarlandes haben jetzt einen preiswerten Visualisierungsraum entwickelt, der zum Beispiel von Bildungseinrichtungen für Schulungen genutzt werden könnte.

Sie haben dafür auch günstige zweidimensionale Animationen entworfen, die durch eine ausgefeilte Projektionstechnik räumlich wirken. Vom 1. bis 5. März werden die Wissenschaftler die Entwicklung auf der Computermesse Cebit in Hannover am saarländischen Forschungsstand (Halle 9, B 43) vorstellen.

„Wer unseren neuen Schulungsraum betritt, ist zuerst irritiert, da er darin keine rechtwinkligen Wände findet. Wir haben ein Pentagon, also ein gleichmäßiges Fünfeck, erstellt, in dem sechs Standard-Beamer Bilder und Videos an die Wände werfen“, erklärt Christoph Igel, Managing Director des Centre for E-Learning Technology (Celtech) auf dem Saarbrücker Uni-Campus. Den weißen Innenraum haben Studenten der Hochschule für Bildenden Künste Saar unter Anleitung von Professor Burkard Detzler mit einfachen Materialien aus dem Baumarkt gezimmert. Ihr Ziel war es, aufwändige 3-D-Projektionstechnik auch mit geringem Budget zu verwirklichen. Zudem suchten die Saarbrücker Wissenschaftler nach neuen Verfahren, wie man den 3-D-Raum auch mit günstigen Lernobjekten nutzen kann. „Wenn ich mitten im Raum stehe, reichen oft schon zweidimensionale Bilder an den Wänden, um eine räumliche Tiefenwirkung zu erzeugen“, erläutert Igel. So können drei normale Videos an den Wänden den Eindruck eines ganzen Städtepanoramas erwecken, wenn sie Aufnahmen in einem Radius von 180 Grad wiedergeben. Die virtuelle Umgebung kann außerdem dazu dienen, um zum Beispiel Statistiken und Schaubilder räumlich nebeneinander zu legen, damit man sie dann leichter interpretieren kann.

Der Schulungsraum kann aber auch dafür genutzt werden, um aufwändigere 3-D-Animationen darzustellen. „Bei den stereoskopischen Aufnahmen werden zwei Bilder so übereinander gelegt, dass der Betrachter sie durch eine 3-D-Brille mit enormer Tiefenwahrnehmung sehen kann“, sagt Roberta Sturm, Leiterin des Celtech-Laboratory „Applied E-Learning Technology“ am Standort Saarbrücken. Im Vergleich zu den zweidimensionalen Bildern sind solche Animationen jedoch recht teuer und aufwändig in der Entwicklung. Einer der Forscher benötigte etwa fast ein halbes Jahr, um Computertomographie-Bilder einer Wirbelsäule so aufzubereiten, dass man sie mit 3-D-Technik in der Ausbildung von Medizinstudenten einsetzen kann. „Wir testen aber außerdem dreidimensionale Zahn-Modelle für Studenten der Zahnmedizin. Sie können damit üben, wie man Karies an den Zähnen entfernt“, sagt Roberta Sturm, die gemeinsam mit Medizinern verschiedener Universitäts- und Polikliniken sowie Martin Haag, Leiter des Celtech-Laboratory „E-Learning in Medicine“ an den Standorten Heilbronn und Heidelberg seit vielen Jahren E-Learning-Verfahren für die Medizin und Zahnmedizin entwickelt.

Die räumlichen Visualisierungen sind darüber hinaus von Vorteil, wenn Menschen an verschiedenen Standorten zum gleichen Thema ausgebildet werden sollen. „Dann können die Projektionen in mehreren 3-D-Räumen parallel angezeigt und über Videokonferenz gemeinsam diskutiert werden“, erklärt Roberta Sturm. Das hilft auch zum Beispiel Ärzten, die nicht als große Gruppe einem Chirurgen bei einer Operation über die Schultern können. Sie werden stattdessen zukünftig die Möglichkeit haben, neue Operationstechniken im virtuellen Raum zu beobachten und über 3-D-Brillen auch dreidimensional zu erfassen.

Auf der Computermesse Cebit werden die Wissenschaftler des Centre for E-Learning Technology am 5. März von 11.00 bis 12.30 Uhr im „Cebit lab talk“ (Halle 9, Stand A 40) verschiedene Vorträge anbieten, unter anderem zum Thema „Lernen aus der Hosentasche: Mobile Learning Environment“ und „Die besten Köpfe finden: Talent Recruitment and E-Learning“.

Hintergrund


Das Centre for E-Learning Technology (Celtech) ist eine Einrichtung der Universität des Saarlandes, der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes und des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI). Es bündelt in 17 Laboratorien an sieben Standorten in Deutschland, den USA und in China die Kompetenzen von über 100 Wissenschaftlern. Unter Leitung von Professor Dr. Jörg Siekmann und Privatdozent Dr. Christoph Igel bietet das Kompetenzzentrum interdisziplinäre Forschung und Entwicklung, Planung, Durchführung und Evaluation von Modellprojekten und Anwendungsvorhaben bis hin zu Beratung und Services rund um Bildungstechnologien sowie Informations- und Wissensmanagement. Dazu zählen zum Beispiel von Psychologen unterstützte Assessment-Technologien, intelligente E-Learning-Systeme auf Basis künstlicher Intelligenz, interaktive Tutoriensysteme, innovative E-Learning-Entwicklungen für die Medizin, Mathematik, Ingenieurwissenschaften, für Gesundheit, Bewegung, Ernährung oder frühpädagogische Förderung und neue Methoden für das Lernen in Gruppen über Internet-Plattformen. Beratung und Services werden unter anderem zu den Themen E-Learning und Sprache, Evaluation, digitale Musikwissenschaft, E-Learning und IT-Services bis hin zu E-Learning in Verbindung mit Art, Design und Medien angeboten.

Quelle: Universität des Saarlandes

Foto: © Universität des Saarlandes
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