Precise Near-to-Head Acoustics with Binaural Synthesis

For enhanced immersion into a virtual scene more than just the visual sense should be addressed by a Virtual Reality system. Additional auditory stimulation appears to have much potential, as it realizes a multisensory system. This is especially useful when the user does not have to wear any additional hardware, e.g., headphones. Creating a virtual sound scene with spatially distributed sources requires a technique for adding spatial cues to audio signals and an appropriate reproduction. In this paper we present a real-time audio rendering system that combines dynamic crosstalk cancellation and multi-track binaural synthesis for virtual acoustical imaging. This provides the possibility of simulating spatially distributed sources and, in addition to that, near-to-head sources for a freely moving listener in room-mounted virtual environments without using any headphones. A special focus will be put on near-to-head acoustics, and requirements in respect of the head-related transfer function databases are discussed.

Exploring Urban Environments Using Virtual and Augmented Reality

In this paper, we propose the use of specific system architecture, based on mobile device, for navigation in urban environments. The aim of this work is to assess how virtual and augmented reality interface paradigms can provide enhanced location based services using real-time techniques in the context of these two different technologies. The virtual reality interface is based on faithful graphical representation of the localities of interest, coupled with sensory information on the location and orientation of the user, while the augmented reality interface uses computer vision techniques to capture patterns from the real environment and overlay additional way-finding information, aligned with real imagery, in real-time. The knowledge obtained from the evaluation of the virtual reality navigational experience has been used to inform the design of the augmented reality interface. Initial results of the user testing of the experimental augmented reality system for navigation are presented.

Lag Camera: A Moving Multi-Camera Array for Scene-Acquisition

Many applications, such as telepresence, virtual reality, and interactive walkthroughs, require a three-dimensional(3D)model of real-world environments. Methods, such as lightfields, geometric reconstruction and computer vision use cameras to acquire visual samples of the environment and construct a model. Unfortunately, obtaining models of real-world locations is a challenging task. In particular, important environments are often actively in use, containing moving objects, such as people entering and leaving the scene. The methods previously listed have difficulty in capturing the color and structure of the environment while in the presence of moving and temporary occluders. We describe a class of cameras called lag cameras. The main concept is to generalize a camera to take samples over space and time. Such a camera, can easily and interactively detect moving objects while continuously moving through the environment. Moreover, since both the lag camera and occluder are moving, the scene behind the occluder is captured by the lag camera even from viewpoints where the occluder lies in between the lag camera and the hidden scene. We demonstrate an implementation of a lag camera, complete with analysis and captured environments.

Virtual characters designed for forensic assessment and rehabilitation of sex offenders: standardized and made-to-measure

This paper presents two studies pertaining to the use of virtual characters applied in clinical forensic rehabilitation of sex offenders. The first study is about the validation of the perceived age of virtual characters designed to simulate primary and secondary sexual character of typical adult and child individuals. The second study puts to use these virtual characters in comparing a group of sex offenders and a group of non deviant individuals on their sexual arousal responses as recorded in virtual immersion. Finally, two clinical vignettes illustrating the use of made-to-measure virtual characters to more closely fit sexual preferences are presented in Discussion.

Intelligent Virtual Patients for Training Clinical Skills

The article presents the design process of intelligent virtual human patients that are used for the enhancement of clinical skills. The description covers the development from conceptualization and character creation to technical components and the application in clinical research and training. The aim is to create believable social interactions with virtual agents that help the clinician to develop skills in symptom and ability assessment, diagnosis, interview techniques and interpersonal communication. The virtual patient fulfills the requirements of a standardized patient producing consistent, reliable and valid interactions in portraying symptoms and behaviour related to a specific clinical condition.

OCTAVIS: Optimization Techniques for Multi-GPU Multi-View Rendering

We present a high performance-yet low cost-system for multi-view rendering in virtual reality (VR) applications. In contrast to complex CAVE installations, which are typically driven by one render client per view, we arrange eight displays in an octagon around the viewer to provide a full 360° projection, and we drive these eight displays by a single PC equipped with multiple graphics units (GPUs). In this paper we describe the hardware and software setup, as well as the necessary low-level and high-level optimizations to optimally exploit the parallelism of this multi-GPU multi-view VR system.

Head Tracking Based Avatar Control for Virtual Environment Teamwork Training

Virtual environments (VE) are gaining in popularity and are increasingly used for teamwork training purposes, e.g., for medical teams. One shortcoming of modern VEs is that nonverbal communication channels, essential for teamwork, are not supported well. We address this issue by using an inexpensive webcam to track the user's head. This tracking information is used to control the head movement of the user's avatar, thereby conveying head gestures and adding a nonverbal communication channel. We conducted a user study investigating the influence of head tracking based avatar control on the perceived realism of the VE and on the performance of a surgical teamwork training scenario. Our results show that head tracking positively influences the perceived realism of the VE and the communication, but has no major influence on the training outcome.

Simulating Wind and Warmth in Virtual Reality: Conception, Realization and Evaluation for a CAVE Environment

Wind and warmth sensations proved to be able to enhance users' state of presence in Virtual Reality applications. Still, only few projects deal with their detailed effect on the user and general ways of implementing such stimuli. This work tries to fill this gap: After analyzing requirements for hardware and software concerning wind and warmth simulations, a hardware and also a software setup for the application in a CAVE environment is proposed. The setup is evaluated with regard to technical details and requirements, but also - in the form of a pilot study - in view of user experience and presence. Our setup proved to comply with the requirements and leads to satisfactory results. To our knowledge, the low cost simulation system (approx. 2200 Euro) presented here is one of the most extensive, most flexible and best evaluated systems for creating wind and warmth stimuli in CAVE-based VR applications.

Influence of Information and Instructions on Human Behavior in Tunnel Accidents: A Virtual Reality Study

Human behavior is a major factor modulating the consequences of road tunnel accidents. We investigated the effect of information and instruction on drivers' behavior as well as the usability of virtual environments to simulate such emergency situations. Tunnel safety knowledge of the general population was assessed using an online questionnaire, and tunnel safety behavior was investigated in a virtual reality experiment. Forty-four participants completed three drives through a virtual road tunnel and were confronted with a traffic jam, no event, and an accident blocking the road. Participants were randomly assigned to a control group (no intervention), an informed group who read a brochure containing safety information prior to the tunnel drives, or an informed and instructed group who read the same brochure and received additional instructions during the emergency situation. Informed participants showed better and quicker safety behavior than the control group. Self-reports of anxiety were assessed three times during each drive. Anxiety was elevated during and after the emergency situation. The findings demonstrate problematic safety behavior in the control group and that knowledge of safety information fosters adequate behavior in tunnel emergencies. Enhanced anxiety ratings during the emergency situation indicate external validity of the virtual environment.

Die Natur als Erholungs(t)raum

Zur Erholung in die Natur gehen oder doch lieber zur Natursimulation greifen? Intuitiv würden die meisten Menschen der Natur einen größeren Erholungswert zusprechen als einer Natursimulation. Aber ist die Natur tatsächlich erholsamer? In der Naturerholungsforschung (Restorative Environment Research) kommen häufig Natursimulationen zum Einsatz, um die erholsame Wirkung von Natur zu ermitteln. Problematisch ist dabei, dass deren ökologische Validität und Vergleichbarkeit noch nicht empirisch abgesichert ist. Vorliegende Arbeit setzt an dieser methodischen und empirischen Lücke an. Sie überprüft sowohl die ökologische Validität als auch die Vergleichbarkeit von Natursimulationen. Dazu wird die erholsame Wirkung von zwei Natursimulationen im Vergleich zu der physisch-materiellen Natur empirisch untersucht und verglichen. Darüber hinaus werden Aspekte des subjektiven Erlebens und der Bewertung im Naturerholungskontext exploriert. Als bedeutsamer Wirkmechanismus wird die erlebnisbezogene Künstlichkeit/Natürlichkeit angesehen, die sich auf die Erlebnisqualität von Natursimulationen und der physisch-materiellen Natur bezieht: Natursimulationen weisen im Vergleich zur physisch-materiellen Natur eine reduzierte Erlebnisqualität auf (erlebnisbezogene Künstlichkeit), z.B. eine reduzierte Qualität und Quantität der Sinnesansprache. Stellt man einen derartigen Vergleich nicht nur mit der physisch-materiellen Natur, sondern mit unterschiedlichen Natursimulationstypen an, dann zeigen sich auch hier Unterschiede in der erlebnisbezogenen Künstlichkeit. Beispielsweise unterscheidet sich ein Naturfoto von einem Naturfilm durch das Fehlen von auditiven und bewegten Stimuli. Diese erlebnisbezogene Künstlichkeit kann die erholsame Wirkung von Natur - direkt oder indirekt über Bewertungen - hemmen. Als Haupthypothese wird angenommen, dass mit zunehmendem Ausmaß an erlebnisbezogener Künstlichkeit die erholsame Wirkung der Natur abnimmt. Dem kombinierten Feld- und Laborexperiment liegt ein einfaktorielles Vorher-Nachher-Design zugrunde. Den 117 Probanden wurde zunächst eine kognitiv und affektiv belastende Aufgabe vorgelegt, danach folgte die Erholungsphase. Diese bestand aus einem Spaziergang, der entweder in der physisch-materiellen Natur (urbaner Park) oder in einer der beiden audio-visuellen Natursimulationen (videogefilmter vs. computergenerierter Spaziergang durch selbigen urbanen Park) oder auf dem Laufband ohne audio-visuelle Darbietung stattfand. Die erlebnisbezogene Künstlichkeit/Natürlichkeit wurde also wie folgt operationlisiert: die physische Natur steht für die erlebnisbezogene Natürlichkeit. Die beiden Natursimulationen stehen für die erlebnisbezogene Künstlichkeit. Die computergenerierte Version ist im Vergleich zur Videoversion erlebnisbezogen künstlicher, da sie weniger fotorealistisch ist. Die Zuordnung zu einer der vier experimentellen Erholungssettings erfolgte nach dem Zufallsprinzip. Die Effekte von moderater Bewegung wurden in den Natursimulationen durch das Laufen auf dem Laufband kontrolliert. Die Beanspruchungs- bzw. Erholungsreaktionen wurden auf kognitiver (Konzentriertheit, Aufmerksamkeitsleistung) affektiver (3 Befindlichkeitsskalen: Wachheit, Ruhe, gute Stimmung) und physiologischer (Alpha-Amylase) Ebene gemessen, um ein umfassendes Bild der Reaktionen zu erhalten. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass die beiden Natursimulationen trotz Unterschiede in der erlebnisbezogenen Künstlichkeit/Natürlichkeit zu relativ ähnlichen Erholungsreaktionen führen, wie die physisch-materielle Natur. Eine Ausnahme stellen eine der drei affektiven (Wachheit) und die physiologische Reaktion dar: Probanden der physisch-materiellen Naturbedingung geben an wacher zu sein und weisen - wider erwarten - eine höhere physiologische Erregung auf. Demnach ist die physisch-materielle Natur nicht grundsätzlich erholsamer als die Natursimulationen. Die Hypothese ließ sich somit nicht bestätigen. Vielmehr deuten sich komplexe Erholungsmuster und damit auch unterschiedliche Erholungsqualitäten der Settings an, die einer differenzierten Betrachtung bedürfen. Für die ökologische Validität von Natursimulationen gilt, dass diese nur mit Einschränkung als ökologisch valide bezeichnet werden können, d.h. nur für bestimmte, aber nicht für alle Erholungsreaktionen. Die beiden Natursimulationen führen ebenfalls trotz Unterschiede in der erlebnisbezogenen Künstlichkeit zu ähnlichen Erholungsreaktionen und können somit als gleichwertig behandelt werden. Erstaunlicherweise kommt es hier zu ähnlichen Erholungsreaktionen, obwohl die bestehenden Unterschiede von den Probanden wahrgenommen und die erlebnisbezogen künstlichere computergenerierte Version negativer bewertet wird. Aufgrund der nicht erwartungskonformen Ergebnisse muss das Erklärungskonzept der erlebnisbezogenen Künstlichkeit/Natürlichkeit infrage gestellt werden. Alternative Erklärungskonzepte für die Ergebnisse („Ungewissheit“, mentale räumliche Modelle), die sich andeutenden unterschiedlichen Erholungsqualitäten der Settings, methodische Einschränkungen sowie die praktische Bedeutung der Ergebnisse werden kritisch diskutiert.

Material culture in massive multiplayer online role-playing games : the social, cultural and educational meanings of virtual goods in world of warcraft

Michaela Rizzolli

Mitarbeiterqualifizierung in der virtuellen Realität - Implementierung und Evaluation einer didaktischen Simulationsanwendung

Virtuelle Teamtrainingsanwendungen sind im militärischen Bereich seit über 20 Jahren mit großem Erfolg im Einsatz. Bei geeigneten Randbedingungen schafft dieses Qualifizierungsmedium neben einer erheblichen Reduzierung von Ausbildungsdauer und -kosten beachtliche Vorteile hinsichtlich der einhergehenden Ausbildungsqualität. Im Rahmen des Bayerischen Forschungsverbundes ForLog wird in Kooperation des Lehrstuhls für Fördertechnik Materialfluss Logistik (fml) und der Ray Sono AG das Potenzial entsprechender Qualifizierungsansätze im zivilen Industriesektor praxisnah untersucht.

Hur mycket IKT behöver en studerande? Virtuelle kurskonzepte und ihre auswirkungen auf leistung, zufriedenheit und arbeitsstrategien

In dem vorliegenden Aufsatz wird eine vergleichende Untersuchung eines Deutschkurses (Tyska V: Interkulturelle Themen) an der Schwedischen Wirtschaftsuniversität Helsinki (Hanken) präsentiert, der im Jahr 2002 vollständig virtuell und im Jahr 2003 mit virtuellen Lernphasen und Kontaktunterricht im Wechsel realisiert wurde, wobei sich das virtuelle Kursmaterial jeweils in der Lernumgebung WebCT befand. In der Untersuchung werden die Leistungen, die Kursevaluationen und die Arbeitsstrategien der Studierenden in den beiden Kurskonzepten analysiert und miteinander verglichen. In Bezug auf die Leistungen der Studierenden hat sich gezeigt, dass die guten Studierenden in beiden Kurskonzepten gleich gute Ergebnisse erzielen. Die Untersuchung zeigt jedoch, dass der Kontaktunterricht des teils-virtuellen Kurskonzeptes gerade für die schwächeren Studierenden eine wichtige Funktion erfüllt – die schwächeren Studierenden erzielen im Kurskonzept mit Kontaktunterricht deutlich bessere Ergebnisse als die schwächeren Studierenden im ganz virtuellen Kurskonzept. Ein Vergleich der Arbeitsstrategien zeigt, dass die schwächeren Studierenden im Unterschied zu den guten Studierenden deutliche Schwierigkeiten mit dem Zeit- und Materialmanagement haben. Für die Weiterentwicklung des Kurskonzeptes sind zum einen die technischen Rahmenbedingungen zu verbessern, und zum anderen muss der Kontaktunterricht neu überdacht werden, da die Einführung des Themas Arbeitsstrategien in der virtuellen Lernumgebung als eigenständiger Themenbereich dringend notwendig erscheint.

Virtuelle soziale Netzwerke - Nutzbarkeit für das Human Resource Management

Virtuelle soziale Netzwerke gewinnen im Bereich des Human Resource Managements an Bedeutung. In der vorliegenden Arbeit wird die Nutzbarkeit von virtuellen sozialen Netzwerken für das Human Resource Management systematisch untersucht. Die vorliegende Arbeit liefert zunächst theoretische Grundlagen in Bezug auf die verschiedenen Aufgabenfelder des Human Resource Managements und virtuelle soziale Netzwerke. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt jedoch in der Rekonstruktion eines Lebenslaufs und einer Persönlichkeitseinschätzung mit Hilfe der Angaben aus virtuellen sozialen Netzwerken zu dieser Person.

Automatic classification of scientific records using the German Subject Heading Authority File (SWD)

The following paper deals with an automatic text classification method which does not require training documents. For this method the German Subject Heading Authority File (SWD), provided by the linked data service of the German National Library is used. Recently the SWD was enriched with notations of the Dewey Decimal Classification (DDC). In consequence it became possible to utilize the subject headings as textual representations for the notations of the DDC. Basically, we we derive the classification of a text from the classification of the words in the text given by the thesaurus. The method was tested by classifying 3826 OAI-Records from 7 different repositories. Mean reciprocal rank and recall were chosen as evaluation measure. Direct comparison to a machine learning method has shown that this method is definitely competitive. Thus we can conclude that the enriched version of the SWD provides high quality information with a broad coverage for classification of German scientific articles.