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Bild oben: Prof. Dr. Guido Brunnett und Stephan Rusdorf präsentieren den handelsüblichen Tischtennisschläger und die 3D-Brille, die mit Referenzmarken ausgestattet sind, damit Kameras deren Position bestimmen können. Bild unten: Stephan Rusdorf spielt mit seinem virtuellen Gegner. Fotos: Mario Steinebach |
Schmetterbälle im Cyberspace
Informatiker der Professur Graphische Datenverarbeitung und Visualisierung entwickelten realitätsnahe Tischtennis-Simulation
Tischtennis gilt längst nicht nur als Volkssport. Seit 1925 werden deutsche Meisterschaften, seit 1927 Weltmeisterschaften durchgeführt. Und seit 1988 ist Tischtennis sogar olympische Disziplin. Das Jahr 2004 verspricht nun auch, in die Tennisgeschichte einzugehen. Denn Informatikern der TU Chemnitz ist es nun gelungen, das Spiel mit dem kleinen Ball in eine realitätsnahe virtuelle Welt zu übertragen. Während normalerweise Tischtennis von zwei Einzelspielern oder zwei Paaren gespielt werden kann, tritt beim „Virtuellen Tischtennis“ in der Regel ein Spieler allein gegen den Computer an. Mit einem gewöhnlichen Tischtennisschläger, an dem Referenzpunkte angebracht sind, wird mit einem virtuellen Ball auf einer ebenso computeranimierten Platte gespielt. Die Spielumgebung, wie etwa Ball, Netz und Tischtennisplatte, wird durch eine Rückprojektion auf eine Großbild-Leinwand erzeugt. Der Spieler selbst trägt nur eine Polfilter-Brille (umgangssprachlich: 3D-Brille).
"Im Hintergrund erzeugen zwei handelsübliche Computer mit einer Visualisierungs- und Trackingsoftware für jedes Auge des Betrachters eine Darstellung der Szene", erläutert Stephan Rusdorf von der Professur Graphische Datenverarbeitung und Visualisierung. "Diese Bilder werden durch zwei Beamer über einen Umlenkspiegel auf eine vier mal drei Meter große Acrylglasscheibe projiziert. Vier Infrarotkameras nehmen permanent Bilder von den Referenzobjekten, die an der Brille und dem Schläger des Spielers befestigt sind, auf." Diese Bildinformationen werden genutzt, um die genaue Position und die Ausrichtung des Spielers sowie des Schlägers zu bestimmen. Zusätzlich kommt ein Dolby-Surround-Soundsystem zum Einsatz, um die „echte“ Akustik beim Spiel wie etwa den Aufprall des Balls auf den Schläger oder die Platte zu imitieren.
Der besondere Kick: Alle in der Realität geltenden physikalischen Gesetzmäßigkeiten werden beim „Virtuellen Tischtennis“ simuliert. So ist es zum Beispiel möglich, den virtuellen Ball wie in einem realen Spiel anzuschneiden. "Ein wesentlicher Vorteil der kamera-basierten Erfassung von Bewegungen besteht darin, dass die Bewegungsfreiheit des Spielers vollkommen erhalten bleibt und nicht durch Kabel behindert wird", berichtet Rusdorf.
Normalerweise tritt im Computerlabor an der TU Chemnitz nur ein Spieler gegen seinen computergesteuerten virtuellen Gegner an. "Die Erweiterung auf zwei reale Spieler ist jedoch durchaus möglich", versichert Rusdorf. Die Anlage müsse dann einfach zweimal installiert werden. Aufgrund der Netzwerkfähigkeit des Gesamtsystems könne ein Tischtennis-Match auch ausgetragen werden, wenn sich die Spieler an verschiedenen Orten befinden.
In Zukunft wollen die Chemnitzer Informatik-Experten aufgezeichnete reale Spielsequenzen in solch eine dreidimensionale Simulation integrieren. Dies würde dem Spieler erlauben, spezielle Techniken in Echtzeit zu trainieren. Außerdem ist zukünftig ein "haptisches Feedback" vorgesehen, das den Aufprall des virtuellen Balls auf den realen Schläger - eventuell durch Vibration - simuliert.
"Viele Spieler waren begeistert, als sie unsere Simulation testeten", berichtet Rusdorf. "Sogar der Deutsche Tischtennis-Bund bekundete bereits das Interesse an unserer Lösung. Bevor unser System zu Trainingszwecken zum Einsatz kommen kann, müssen die Reaktionszeiten des Gesamtsystems - insbesondere der Kameratechnik - noch weiter reduziert werden." Den nächsten öffentlichen Auftritt erlebt das "Virtuelle Tischtennis" übrigens am 13. Januar 2005 zum "Tag der offenen Tür" an der TU Chemnitz.
Weitere Informationen geben Prof. Dr. Guido Brunnett und Stephan Rusdorf per Telefon unter (03 71) 5 31 - 15 33 oder - 18 02 sowie per E-Mail unter stephan.rusdorf@informatik.tu-chemnitz.de .
Mario Steinebach
01.12.2004
