KARTOGRAFISCH TIJDSCHRIFT
200I-XXVII-I
gebruiker is hierin zelf niet aanwezig, maar er kan eventueel
wel een afbeelding van de ik-persoon gepresenteerd worden.
Door het zeer frequent (30 keer per seconde) afwisselend to
nen van een beeld voor het linker- en rechteroog, welke door
het gebruik van 'shutter glasses' (een stereo-bril) door het lin
ker- en rechteroog apart worden opgevangen, zijn de hersenen
in Staat een 30-beeld te reconstrueren.
Het beeldscherm van de pc kan worden vervangen door een
projectie op een tafel (Virtual Workbench, figuur ta) of op een
groot cilindrisch scherm (theater-VR). De gebruiker van het sys-
teem bevindt zieh dan nog steeds niet echt in de geprojecteerde
wereld, maar door het grote gezichtsveld is het overzicht wel
veel beter. Voor een goede stereoscopische beeldvorming is een
beeldverversing van twee maal dertig keer per seconde noodza-
kelijk. Dat is alleen mogelijk met speciaal daartoe ontworpen
grafische hardware. De Afdeling Geodesie heeft in haar Geo-
Database Management Center (gdmc) een eigen, bescheiden,
theater-VR in huis. Er wordt gebruik gemaakt van een krachtige
pc met bijbehorende grafische kaart voor de aansturing en een
stereo-projector zorgt voor een perfect ruimtelijk beeld.
Van een heel andere orde is de cave (figuur ib), zoals beschik-
baar bij de Stichting Academisch Rekencentrum Amsterdam
(sara). Anders dan bij de voorgaande vormen van vr bevindt
men zieh hier daadwerkelijk in de virtuele wereld. Deze wordt
opgeroepen in een ruimte van 3x3x3 meter, waarin op drie
wanden (voor, links en rechts) en op de vloer een meervoudige
projectie plaatsvindt. Ook hier wordt gebruik gemaakt van
'shutter glasses' voor het oproepen van een 3D-beeld. Net als
bij de voorgaande Systemen blijft een deel van de reele wereld
zichtbaar en hanteerbaar.
Dat is niet het geval bij de zogenaamde 'head mounted dis-
play', waarin binnen een heim twee LCD-schermpjes zijn ge-
monteerd. In enigszins aangepaste vorm heeft dit systeem wel
toekomst voor roepassingen met 'augmented reality', waarbij
de virtuele realiteit extra informatie geefi over de door de
schermpjes heen tevens zichtbare, normaal waarneembare om-
geving. Zeker als mobiel systeem kan dat de noodzaak om de
bestaande werkelijkheid te modelleren om voldoende orienta-
tie en referentie te verkrijgen, wegnemen. Dit wordt al toege-
past in de militaire wereld als pilotenhelm met ingespiegelde
navigatie-informatie, maar er zijn natuurlijk ook legio civiele
toepassingen te bedenken. De afdeling Geodesie is betrokken
bij de uitvoering van het project Ubicom. Hierin wordt onder-
zoek verricht op dit gebied en er wordt een systeem gebouwd
waarin het mogelijk wordt om door middel van geavaneeerde
technieken (real-time tracking en rendering) niet-zichtbare en
toekomstige objecten te projecteren in de bestaande omgeving.
Programmatuur
Bij VR-programmatuur wordt vaak gelijk gedacht aan vrml.
Deze Virtual Reality Modelling Language is een standaard
voor het aanbieden van 3D-werelden over het Internet en de
viewers zijn als zogenaamde 'plug-ins' voor Web-browsers be-
schikbaar. Daarmee wordt gelijk een eis gesteld aan de be-
standsomvang van VR-werelden; als deze te groot is duurt het
inladen vaak te lang voor het geduld van de gebruiker. De
authoring-tools waarmee een VR-wereld gebouwd wordt, zijn
dan ook geoptimaliseerd door elk in de VR-wereld te identifice-
ren object centraal te stellen (object gericht modelleren). Veel
objecten komen meerdere keren voor in dezelfde wereld; door
goed gebruik te maken van klonen en overerving kunnen de
werelden fysiek klein gehouden worden.
Een andere mogelijkheid is de benodigde geometrie en textu-
ren uit een geo-database op te halen en in het visualisatiesys-
teem beschikbaar te hebben op het moment dat daar om ge-
vraagd wordt, dus als het in zieht komt. Het systeem Karma-vl
maakt in de huidige opzet dan ook geen gebruik van vrml,
maar van het visualisatiegereedschap WorldToolKit (wtk) en
als geo-database de Spatial Database Engine (sde) gekoppeld
aan Oracle. Met de komst van Oracle 8i Spatial wordt de kop-
peling van visualisatiegereedschappen met geo-databases nog
eenvoudiger gemaakt.
Naast een geometrische en visuele representatie wordt aan de
objecten ook vaak gedrag gekoppeld. Dit maakt het mogelijk
dat objecten kunnen bewegen en op elkaar en op de in de vr-
wereld aanwezige gebruiker kunnen reageren. 'Collision detec-
tion' is een van de randvoorwaarden om dit mogelijk te ma
ken. Interactie met de objecten op aangeven van de gebruiker
is complex. Hiervoor zullen zowel in de virtuele als in de reele
wereld besruringsmechanismen aangeboden moeten worden.
In de paragraaf over visuele interactie zullen hiervan reele en
virtuele voorbeelden en mogelijkheden worden aangegeven.
Modelbouw
Een virtuele wereld is vaak een combinatie van de bestaande
werkelijkheid met nieuw te realiseren plannen, welke in allerlei
constructie- en onrwerppakketren uitgewerkt wordt. Voor pre-
sentatiedoeleinden wordt uit de complexe modellen een eenvou
diger representatie afgeleid. De geometrie alleen is niet bepalend
voor de herkenbaarheid van het object; door een goed gebruik
van fotorealistische texturen kan een simpel model er als een
echt huis uitzien. Aan de andere kant is de bestaande omgeving
veelal vastgelegd in een geo-database in eenvoudige 2D-polygo-
nen met beschrijvende attributen. Generieke algoritmes voor
het opbouwen van een wereld uit deze database maken een goe
de modelbouw mogelijk. Op deze wijze kan de benodigde tijd
voor het opbouwen van een virtuele wereld sterk beperkt wor
den, en is de presentatie niet overbodig gedetailleerd.
Bij een gekoppeld 3D-Gis/vR-Systeem, zoals gerealiseerd is in
Karma-vl, fungeert het VR-systeem als 'dient' op de geo-data
base 'server'. Daarbij bestaat er een eenduidige relatie tussen
de objecten in de VR-wereld en die in de geo-database. Selec-
ties, bewerkingen en analyses kunnen vanuit de VR-client gei-
nitieerd en, na uitvoering op de geo-database, weer door de
zelfde dient of door andere clients gepresenteerd worden.
Kenmerken 3D-GIS
Een 3D-GIS onderscheidt zieh van een 'normaal' gis door zo
wel de dimensie van de ruimtelijke data in het systeem als
door de op de data uit te voeren bewerkingen, manipulaties en
analyses. In een normaal gis is de opslag nog veelal op 2D-lay-
ers gebaseerd, met eventueel een uitbreiding naar 2-5D-sur-
faces in de vorm van Triangulär Irregulär Networks (tins) ol
regelmatig gestruetureerde grids. Ook als er voor een meer
object-gerichte aanpak wordt gekozen, zullen de ruimtelijke
relades tussen de objecten in het algemeen tweedimensionaal
van aard zijn. Deze aanpak is heel goed werkbaar voor geogra-
fische objecten die vrijwel direct aan het aardoppervlak gerela-
teerd zijn. Eventueel kan met eenvoudige boven-onderrelaties
of met 'multi-level surfaces' meer speeifiek gemodelleerd wor
den. Dieper onder de grond, of juist in de lucht, wordt model-
lering die is gebaseerd op lagen of het aardoppervlak te gekun-
steld. Geologische strueturen of atmosfeermodellen laten zieh
beter modelleren met echte 3D-datatstructuren, zoals voxels
(3D-pixels). Door middel van dwarsdoorsneden en selecties
van speeifieke aardlagen of luchtdrukverdelingen kan een goed
ruimtelijk beeld gepresenteerd worden.
II
