@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{Moehring,
  author    = {Moehring, Mathias},
  title     = {Realistic Interaction with Virtual Objects within Arm's Reach},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.1859},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20130301-18592},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {124},
  abstract  = {The automotive industry requires realistic virtual reality applications more than other domains to increase the efficiency of product development. Currently, the visual quality of virtual invironments resembles reality, but interaction within these environments is usually far from what is known in everyday life. Several realistic research approaches exist, however they are still not all-encompassing enough to be usable in industrial processes. This thesis realizes lifelike direct multi-hand and multi-finger interaction with arbitrary objects, and proposes algorithmic and technical improvements that also approach lifelike usability. In addition, the thesis proposes methods to measure the effectiveness and usability of such interaction techniques as well as discusses different types of grasping feedback that support the user during interaction. Realistic and reliable interaction is reached through the combination of robust grasping heuristics and plausible pseudophysical object reactions. The easy-to-compute grasping rules use the objects' surface normals, and mimic human grasping behavior. The novel concept of Normal Proxies increases grasping stability and diminishes challenges induced by adverse normals. The intricate act of picking-up thin and tiny objects remains challenging for some users. These cases are further supported by the consideration of finger pinches, which are measured with a specialized finger tracking device. With regard to typical object constraints, realistic object motion is geometrically calculated as a plausible reaction on user input. The resulting direct finger-based interaction technique enables realistic and intuitive manipulation of arbitrary objects. The thesis proposes two methods that prove and compare effectiveness and usability. An expert review indicates that experienced users quickly familiarize themselves with the technique. A quantitative and qualitative user study shows that direct finger-based interaction is preferred over indirect interaction in the context of functional car assessments. While controller-based interaction is more robust, the direct finger-based interaction provides greater realism, and becomes nearly as reliable when the pinch-sensitive mechanism is used. At present, the haptic channel is not used in industrial virtual reality applications. That is why it can be used for grasping feedback which improves the users' understanding of the grasping situation. This thesis realizes a novel pressure-based tactile feedback at the fingertips. As an alternative, vibro-tactile feedback at the same location is realized as well as visual feedback by the coloring of grasp-involved finger segments. The feedback approaches are also compared within the user study, which reveals that grasping feedback is a requirement to judge grasp status and that tactile feedback improves interaction independent of the used display system. The considerably stronger vibrational tactile feedback can quickly become annoying during interaction. The interaction improvements and hardware enhancements make it possible to interact with virtual objects in a realistic and reliable manner. By addressing realism and reliability, this thesis paves the way for the virtual evaluation of human-object interaction, which is necessary for a broader application of virtual environments in the automotive industry and other domains.},
  subject      = {Virtuelle Realit{\"a}t},
  language  = {en}
}