Forschungsprojekt KoViTReK

Virtuelle Umgebungen haben sich in den letzten Jahren von einem reinen Forschungsgegenstand zu einem produktiv und kommerziell eingesetzten Werkzeug entwickelt. Dabei lassen Head-Mounted-Displays und Kopfhörer Nutzer in eine virtuelle Realität (VR) eintauchen. In diesem Forschungsprojekt soll VR genutzt werden um Rettungskräften möglichst realitätsnahe Szenarien, wie Hausbrände oder Stromausfälle darzubieten, die in Realität nur schwer nachzustellen sind.

Durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit in den Gebieten Computergrafik, Akustik und Bevölkerungsschutz soll im Rahmen des Forschungsvorhabens ein kollaboratives und immersives Virtual Reality Trainingssystem für Rettungskräfte konzipiert, umgesetzt und evaluiert werden. Es werden zwei Anwendungsszenarien aus dem Bereich des Rettungsingenieurwesens konzipiert, in denen mehrere Personen kollaborativ in einer Virtual Reality (VR) - Umgebung miteinander interagieren sollen. Im ersten Szenario wird ein Hausbrand simuliert, im Zweiten ein Stromausfall in einem Krankenhaus.

Die Immersion des Systems soll durch eine perzeptiv plausible Darbietung sowohl der grafischen als auch der auditiven Elemente deutlich gegenüber bestehenden Systemen erhöht werden, um die Präsenz der Teilnehmer in der virtuellen Welt drastisch zu verbessern. Für die grafischen Elemente (Prof. Fuhrmann) werden neue, echtzeit-fähige Algorithmen zur akkuraten Simulation von globalen Lichttransporteffekten entwickelt. Von besonderem Interesse ist dabei der Einfluss von volumetrischen Medien, wie Feuer und Rauch, auf die Lichtausbreitung. Im Projekt werden ebenfalls visuell-perzeptive Forschungsfragen adressiert, welche für den Realismus der virtuellen Umgebung relevant sind.  Für die auditiven Elemente (Prof. Pörschmann) wird eine binaurale Schallfeldsynthese mit 6 Freiheitsgraden (6 Degree-of-Freedom, 6 DoF) angewendet. Im Verlauf des Forschungsprojekts, soll untersucht werden, welche Elemente bei 6 DoF Schallfeldsynthese besonders entscheidend sind, um möglichst hohe Immersion und Konvergenz zur visuellen Darbietung zu erreichen.

Die Forschungshypothese, die durch empirische Nutzerstudien nachgewiesen werden soll, ist, dass ein hoher und passender Stresslevel bei den Trainierenden nur erreicht wird, wenn die auditive und die visuelle Komponente zusammenpassen und realitätsnah dargeboten werden. Da Prof. Fekete in seiner Forschung bereits mit Feuerwehren, Krankenhäusern und dem Technischen Hilfswerk kooperiert können praxisrelevante Szenarien implementiert werden.