Interaktionstechniken und Visualisierungsverfahren für die Verarbeitung ortsbezogener Daten auf mobilen Geräten der NEXUS-Plattform

• Applicant: Professor Dr. Thomas Ertl
• Subject Area: Security and Dependability, Operating-, Communication- and Distributed Systems
• Term: from 2001 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5339880

Im Rahmen der Forschergruppe NEXUS werden Konzepte und Verfahren für die Unterstützung von ortsbezogenen Anwendungen mit mobilen Teilnehmern untersucht. Der Schwerpunkt der bisher geförderten Arbeiten liegt im Bereich der Modellbildung, der Kommunikation und Sensorik und des Informationsmanagements. Der schon im Erstantrag vorgesehene Bereich Benutzungsschnittstelle und Anwendungen war bisher eher schwach ausgeprägt. Durch die Berufung des Antragstellers an die Universität Stuttgart und den daraufhin erfolgten Aufbau der Abteilung Visualisierung und Interaktive Systeme am Institut für Informatik bietet sich nun die Möglichkeit, die Forschergruppe in Stuttgart im Bereich Interaktion und Visualisierung zu verstärken und so das Gesamtvorhaben an dieser anwendungsnahen Seite abzurunden.Langfristiges Ziel dieses Antrag ist, die NEXUSPlattform um an mobile Geräte angepasste Interaktionstechniken und Visualisierungverfahren zu erweitern und so dem jeweiligen Stand der Technik entsprechende ortsbezogene Anwendungen zu ermöglichen, die in Bezug auf Darstellungsqualität weit über bekannte Demonstrationen hinaus gehen. Dafür müssen sowohl neue Konzepte und Prototypen im Bereich Mensch-Maschine-Kommunikation als auch neue Algorithmen und Verfahren im Bereich Visualisierung und Computergraphik entwickelt werden. Im Antragszeitraum sollen hierzu folgende Teilvorhaben verwirklicht werden. Im Bereich Visualisierung und Computergraphik werden aufbauend auf die umfangreichen Vorarbeiten bei Hardware-beschleunigter Computergraphik und verteilter Visualisierung neue adaptive Darstellungsverfahren untersucht und prototypisch implementiert, die speziell auf drahtlos vernetzte mobile Geräte ausgerichtet sind. Je nach Anwendung sind hier sowohl Subnotebooks und tragbare Computer mit 3D-Beschleuniger und Echtfarbdisplay mittlerer Auflösung als auch PDAs und Handys mit Displays mit geringer Farb- und Pixel-Auflösung zu unterstützen. Diese Leistungsbandbreite erfordert unterschiedliche Verteilungsstrategien zwischen Endgerät und Server, die auf Basis der NEXUS-Kommunikations- und Informationsdienste realisiert werden müssen. Im ersten Fall wird man versuchen, die lokalen Fähigkeiten des Geräts mit modernen Darstellungstechniken möglichst optimal zu nutzen und beispielsweise bildbasiertes Rendering und Punktgraphik in Kombination mit zBuffer-Polygongraphik einzusetzen, um in der Szene des Augmented-Worid-Modells, wie sie von der NF:Xus-Infrastruktur zur Verfügung gestellt wird, navigieren und interagieren zu können. Im zweiten Fall muss die Bildgenerierung auf einem Server mit entsprechender Graphikhardware durchgeführt werden und der Strom der Bilder komprimiert und an die Qualität des Übertragungskanals angepasst zwischen Server und Client übertragen und anfallende Interaktionsereignisse zurück geschickt werden. Die zu entwicklenden Visuaiisierungsdienste für das NEXus-Framework werden in beiden dargestellten Fälle automatisch geeignet reagieren und sich an Gerätefähigkeiten und zur Verfügung stehende Bandbreite anpassen. Dazu werden die Einsatzmöglichkeiten von MPEG-4 für die progressive, binäre Übertragung von Geometrien und Bildern untersucht. Im Bereich Mensch-Maschine-Kommunikation werden zum einen die Basisdienste für adapti-ve, kontextsensitive Benutzungsschnittstellen in das NEXUS-Framework integriert, wie sie von allenAnwendungsszenarios benötigt werden. Dabei orientieren sich die geplanten Arbeiten an aktuellen API-Entwicklungen im Java-Umfeld, die die Beschränkungen mobiler Computer hinsichtlich Ausgabefähigkeiten und Eingabemöglichkeiten mit neuen Konzepten wie Screens-stattWindows, neuen GUI-Komponenten und entsprechend angepassten Interaktionsmetaphern umgehen. Desweiteren wollen wir Fokus-und -Kontext-Techniken, wie sie in der lnformationsvisualisierung bekannt geworden sind, für Displays mit kleiner Auflösung weiterentwickeln und den Anwendungsszenarios zur Navigation in hierarchisch strukturierten Informationsräumen zur Verfügung stellen. Zur Orientierung und Bewegung innerhalb von komplexen zwei- und dreidimensionalen Szenen, wie Karten, Gebäuden und raumbezogenen Daten, müssen geeignete Navigationstechniken für mobile Computer ohne Maus erst gefunden werden, wobei sicher auf Erfahrungen bei Spielekonsolen zurück gegriffen werden kann.

• DFG Programme: Research Grants