@phdthesis{Markert,
  author    = {Markert, Michael},
  title     = {R{\"a}umliche Navigation durch richtungsgebundene Stereofonie},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4303},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20201214-43038},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {394},
  abstract  = {Die Verbreitung mobiler Smartphones und besonders deren allgegenw{\"a}rtige Lokalisierungstechnologien ver{\"a}ndern das Navigationsverhalten im Raum nachhaltig. Parallel zur schnell voranschreitenden Entwicklung allt{\"a}glicher Ger{\"a}te, die mitgef{\"u}hrt werden, setzt der {\"U}bergang der bereits l{\"a}nger dauernden Entwicklung von Virtual-Reality-Technik in eine erweiterte und augmentierte Mixed Reality ein. In diesem Spannungsfeld untersucht die vorliegende Arbeit, inwieweit richtungsgebundene und binaural wiedergegebene Stereofonie die menschliche Bewegung im Raum beeinflussen kann und versucht zu er{\"o}rtern, welche Potenziale in der Wiederentdeckung einer relativ lange bekannten Technik liegen. Der Autor hat im Rahmen dieser Arbeit eine binaurale mobile Applikation f{\"u}r richtungsgebundene Stereofonie entwickelt, mit der virtuelle bewegte oder statische Audio-Hotspots im Raum platziert werden k{\"o}nnen. So kann links, rechts oder 30 Meter vor einer Person ein virtueller oder tats{\"a}chlicher Klang im Raum verortet sein. Durch die in Echtzeit berechnete binaurale Wiedergabe der Klangquellen mit einem Stereo-Kopfh{\"o}rer k{\"o}nnen diese r{\"a}umlich verorteten Kl{\"a}nge mit zwei Ohren dreidimensional wahrgenommen werden, {\"a}hnlich dem r{\"a}umlichen Sehen mit zwei Augen. Durch den Einsatz mehrerer lokalisierter Klangquellen als Soundscape entsteht eine augmentierte auditive Realit{\"a}t, die die physische Realit{\"a}t erweitert. Die Position und Navigation des Nutzers wird durch binaurale Lautst{\"a}rkenmodulation (die Lautst{\"a}rke nimmt bei abnehmender Distanz zur Quelle zu) und Stereopanning mit Laufzeitmodulation (die Richtung wird {\"u}ber ein Stereosignal auf beiden Ohren r{\"a}umlich links-rechts-vorne verortet) interaktiv und kybernetisch beeinflusst. Die Nutzer navigieren — durch ihr Interesse an den h{\"o}rbaren virtuellen Klangquellen geleitet — durch einen dynamisch erzeugten, dreidimensionalen akustischen Raum, der gleichzeitig ein virtueller und kybernetischer Raum ist, da die Repr{\"a}sentation der Kl{\"a}nge an die Bewegung und Ausrichtung der Nutzer im Raum angepasst wird. Diese Arbeit untersucht, ob die Bewegung von Menschen durch (virtuelle) Kl{\"a}nge beeinflusst werden kann und wie groß oder messbar dieser Einfluss ist. Dabei k{\"o}nnen nicht alle k{\"u}nstlerischen, architektonischen und philosophischen Fragen im Rahmen der vorliegenden Schrift er{\"o}rtert werden, obwohl sie dennoch als raumtheoretische Fragestellung von Interesse sind. Hauptgegenstand der vorliegenden Arbeit liegt in der Erforschung, ob richtungsgebundene Stereofonie einen relevanten Beitrag zur menschlichen Navigation, haupts{\"a}chlich zu Fuß, in urbanen Gebieten — vorwiegend im Außenraum — leisten kann. Der erste Teil gliedert sich in »Raum und Klang«, es werden raumtheoretische {\"U}berlegungen zur menschlichen Bewegung im Raum, Raumvorstellungen, r{\"a}umliche Kl{\"a}nge und Klangwahrnehmung sowie die Entwicklung stereofoner Apparaturen und Aspekte der Augmented Audio Reality besprochen. Im zweiten Teil werden drei Demonstratoren als Anwendungsszenarien und drei Evaluierungen im Außenraum vorgestellt. Die Tests untersuchen, ob sich das Verfahren zur Navigation f{\"u}r Fußg{\"a}nger eignet und inwieweit eine Einflussnahme auf das Bewegungsverhalten von Nutzern getroffen werden kann. Die Auswertungen der Tests zeigen, dass sich stereofone Kl{\"a}nge grunds{\"a}tzlich als Navigationssystem eignen, da eine große Mehrzahl der Teilnehmer die akustisch markierten Ziele leicht gefunden hat. Ebenso zeigt sich ein klarer Einfluss auf die Bewegungsmuster, allerdings ist dieser abh{\"a}ngig von individuellen Interessen und Vorlieben. Abschließend werden die Ergebnisse der Untersuchungen im Kontext der vorgestellten Theorien diskutiert und die Potenziale stereofoner Anwendungen in einem Ausblick behandelt. Bei der Gestaltung, Erzeugung und Anwendung mobiler Systeme sind unterschiedliche mentale und r{\"a}umliche Modelle und Vorstellungen der Entwickler und Anwender zu beachten. Da eine umfassende transdisziplin{\"a}re Betrachtung klare Begrifflichkeiten erfordert, werden Argumente f{\"u}r ein raumtheoretisches Vokabular diskutiert. Diese sind f{\"u}r einen gestalterischen Einsatz von richtungsgebundener Stereofonie — besonders im Kontext mobiler Navigation durch akustisch augmentierte R{\"a}ume — {\"a}ußerst relevant.},
  subject      = {Raum},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kunert,
  author    = {Kunert, Andr{\´e}},
  title     = {3D Interaction Techniques in Multi-User Virtual Reality : towards scalable templates and implementation patterns for cooperative interfaces},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4296},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20201204-42962},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {147},
  abstract  = {Multi-user projection systems provide a coherent 3D interaction space for multiple co-located users that facilitates mutual awareness, full-body interaction, and the coordination of activities. The users perceive the shared scene from their respective viewpoints and can directly interact with the 3D content. This thesis reports on novel interaction patterns for collaborative 3D interaction for local and distributed user groups based on such multi-user projection environments. A particular focus of our developments lies in the provision of multiple independent interaction territories in our workspaces and their tight integration into collaborative workflows. The motivation for such multi-focus workspaces is grounded in research on social cooperation patterns, specifically in the requirement for supporting phases of loose and tight collaboration and the emergence of dedicated orking territories for private usage and public exchange. We realized independent interaction territories in the form of handheld virtual viewing windows and multiple co-located hardware displays in a joint workspace. They provide independent views of a shared virtual environment and serve as access points for the exploration and manipulation of the 3D content. Their tight integration into our workspace supports fluent transitions between individual work and joint user engagement. The different affordances of various displays in an exemplary workspace consisting of a large 3D wall, a 3D tabletop, and handheld virtual viewing windows, promote different usage scenarios, for instance for views from an egocentric perspective, miniature scene representations, close-up views, or storage and transfer areas. This work shows that this versatile workspace can make the cooperation of multiple people in joint tasks more effective, e.g. by parallelizing activities, distributing subtasks, and providing mutual support. In order to create, manage, and share virtual viewing windows, this thesis presents the interaction technique of Photoportals, a tangible interface based on the metaphor of digital photography. They serve as configurable viewing territories and enable the individual examination of scene details as well as the immediate sharing of the prepared views. Photoportals are specifically designed to complement other interface facets and provide extended functionality for scene navigation, object manipulation, and for the creation of temporal recordings of activities in the virtual scene. A further objective of this work is the realization of a coherent interaction space for direct 3D input across the independent interaction territories in multi-display setups. This requires the simultaneous consideration of user input in several potential interaction windows as well as configurable disambiguation schemes for the implicit selection of distinct interaction contexts. We generalized the required implementation structures into a high-level software pattern and demonstrated its versatility by means of various multi-context 3D interaction tools. Additionally, this work tackles specific problems related to group navigation in multiuser projection systems. Joint navigation of a collocated group of users can lead to unintentional collisions when passing narrow scene sections. In this context, we suggest various solutions that prevent individual collisions during group navigation and discuss their effect on the perceived integrity of the travel group and the 3D scene. For collaboration scenarios involving distributed user groups, we furthermore explored different configurations for joint and individual travel. Last but not least, this thesis provides detailed information and implementation templates for the realization of the proposed interaction techniques and collaborative workspaces in scenegraph-based VR systems. These contributions to the abstraction of specific interaction patterns, such as group navigation and multi-window interaction, facilitate their reuse in other virtual reality systems and their adaptation to further collaborative scenarios.},
  subject      = {Virtuelle Realit{\"a}t},
  language  = {en}
}