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3D-Modellierung mit interaktiven Oberflächen

Dissertation von Marc Herrlich (2013)

3D-Modelle bilden die Grundlage vieler Anwendungen aus Industrie, Wissenschaft und der Unterhaltungsbranche. Die Erstellung von 3D-Modellen ist ein aufwendiger und zeitraubender Prozess. Aktuelle Modellierungswerkzeuge sind schwierig zu lernen und erfordern ein tiefes Verständnis der zu Grunde liegenden mathematischen Modelle. Außerdem schöpfen die etablierten Eingabegeräte wie Maus und Tastatur die Interaktionsmöglichkeiten der Hände -- insbesondere der beidhändigen Interaktion -- noch unzureichend aus. Mit dem wachsenden Interesse und dem kommerziellen Durchbruch von Multi-touch-Bildschirmen und interaktiven Oberflächen stellt sich die Frage, ob diese neuen Eingabegeräte vorteilhaft im Kontext der 3D-Modellierung eingesetzt werden können. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird diese Frage eingehend betrachtet und untersucht.

Das Vorgehen orientiert sich dabei an der gesamtem Verarbeitungskette für Multi-touch-Anwendungen, angefangen bei der Hardware und der Erkennung über eine grundsätzliche Gliederung und Diskussion des Gestaltungsraums und elementare Operationen für Selektion und 3D-Manipulation von Objekten bis hin zu komplexen Modellierungstechniken und -metaphern.

Im Bereich der Hardware und der Erkennung wird ein robuster Beleuchtungsaufbau für die Diffuse Illumination-Technik vorgestellt. Außerdem werden zwei Erweiterungen auf Basis dieser Technik für die Nahbereichserkennung über der Oberfläche (Hovering) und die Unterscheidung der Hände vorgestellt. Der Gestaltungsraum wird anhand von Gestaltungsdimensionen, welche durch bestimmte Extrempositionen charakterisiert sind, geordnet, um so einen besseren Überblick der notwendigen Designschwerpunkte bzw. -kompromisse und eine Klassifizierung existierender Techniken zu ermöglichen. Als elementare Operationen werden Techniken für die Selektion und integrierte Manipulation in sechs Freiheitsgraden präsentiert und empirisch evaluiert. Schließlich werden zwei etablierte Modellierungsansätze -- implizite Oberflächen bzw. virtuelles Sculpting -- für den Einsatz auf Multi-touch-Bildschirmen erweitert und ebenfalls empirisch evaluiert.

Schlagwörter: 3D-Modellierung, Multi-touch, Selektion, Interaktion, Impli- zite Flächen, Virtuelles Sculpting

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Aktualisiert von: Webteam DMLab