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Multimedia und Virtual Multimedia und Virtual RealityReality
Vorlesung am 02.06.1999Vorlesung am 02.06.1999
Martin Kurze Martin Kurze ([email protected])([email protected])
Der Tastsinn - haptische MCIDer Tastsinn - haptische MCI
Martin Kurze: Multimedia und VR Tastsinn - haptische MCI Folie 2
02.06.99
Der Tastsinn - Sinn ohne Der Tastsinn - Sinn ohne OrganOrgan
Sehsinn - AugeSehsinn - Auge Hörsinn (Gehör) - OhrHörsinn (Gehör) - Ohr Geschmackssinn - ZungeGeschmackssinn - Zunge Riechsinn - NaseRiechsinn - Nase Tasten - gesamter KörperTasten - gesamter Körper
?
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Die Haut - ein wichtiges Die Haut - ein wichtiges TastorganTastorgan
Und wie tastet man nun?Und wie tastet man nun?
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Taktile Rezeptoren in der Taktile Rezeptoren in der HautHaut
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PropriozeptionPropriozeption Wahrnehmung des eigenen KörpersWahrnehmung des eigenen Körpers
– KnochenKnochen– MuskelnMuskeln– NervenNerven– InnereienInnereien
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TastwahrnehmungTastwahrnehmung– taktile Wahrnehmnung - über die Hauttaktile Wahrnehmnung - über die Haut– kinästhetische Wahrnehmung - über kinästhetische Wahrnehmung - über
Muskeln und GelenkeMuskeln und Gelenke– Propriozeption - über Sensoren im Propriozeption - über Sensoren im
KörperinnerenKörperinneren Haptische Wahrnehmung - Haptische Wahrnehmung -
taktil + kinästhetisch + taktil + kinästhetisch + propriozeptiv propriozeptiv
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Einordnung des Tastsinns Einordnung des Tastsinns in das sensorische Systemin das sensorische System
Somatoviscerale SensibilitätSomatosensorisches System (Tastsinn) Viscerale SensibilitätOberflächensensibilität TiefensensibilitätHaut (behaart undunbehaart)
Muskeln, Sehnen undGelenke
„Viscera“ (Magen, Leber, Herz, ...)
Rezeptor Beispiele für entsprechende StimuliMechanorezeptor Druck, Berührung, Vibration, Spannung, Streckung, KitzelnThermorezeptor Kälte, WärmeChemorezeptor pH-Wert, pO2, GlucoseNozizeptor Gewebeschaden, Hitze, Quetschung (Schmerz)
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ReiztypenReiztypen räumliche Auflösung (Finger/Hand)räumliche Auflösung (Finger/Hand)
– 2 bis 12 mm bei gleichzeitigem Reiz2 bis 12 mm bei gleichzeitigem Reiz– 1 bis 4 mm bei sukzessiven Reizen1 bis 4 mm bei sukzessiven Reizen
räumliche Auflösung (Rücken)räumliche Auflösung (Rücken)– 50 bis 100 mm50 bis 100 mm
„„Einstülpung“ - Einstülpung“ - an den Fingerspitzenan den Fingerspitzen 66 mm
Vibrationen - bis Vibrationen - bis 11 mm
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Die „taktile Lupe“Die „taktile Lupe“ Ein Stück Stoff an den Fingerspitzen Ein Stück Stoff an den Fingerspitzen
ermöglicht das Ertasten sehr feiner ermöglicht das Ertasten sehr feiner Unebenheiten/Strukturen Unebenheiten/Strukturen [Lederman 78].[Lederman 78].
Ursachen sind möglicherweise Ursachen sind möglicherweise Resonanz und parallele Stimulation Resonanz und parallele Stimulation verschiedener Rezeptoren verschiedener Rezeptoren gleichzeitig.gleichzeitig.
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RezeptortypenRezeptortypen Pacini-KörperchenPacini-Körperchen
– schnelle Adaption, melden Vibration und schnelle Adaption, melden Vibration und BeschleunigungBeschleunigung
Meißner-KörperchenMeißner-Körperchen– langsame Adaption, melden Änderungenlangsame Adaption, melden Änderungen
Merkel-Zellen usw.Merkel-Zellen usw.– sehr langsame Adaption zur Bestimmung sehr langsame Adaption zur Bestimmung
von Intensität und Dauer des Reizesvon Intensität und Dauer des Reizes
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Direkte elektrische Direkte elektrische Reizung ??Reizung ??
– Leitfähigkeit der Haut individuell Leitfähigkeit der Haut individuell unterschiedlichunterschiedlich
– Empflidliche Regionen liegen neben Empflidliche Regionen liegen neben unempfindlichenunempfindlichen
– Elektrische Reizung erzeugt nur Elektrische Reizung erzeugt nur „Kribbeln“, nie Druckempfindung o.ä.„Kribbeln“, nie Druckempfindung o.ä.
– Adation der Rezeptoren erfordert Adation der Rezeptoren erfordert wachsende Ströme ...wachsende Ströme ...
– „„vagabundierende Ströme“vagabundierende Ströme“
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passives und aktives passives und aktives TastenTasten
passives Tasten nur mit der Haut passives Tasten nur mit der Haut (Gegenstand bewegt sich)(Gegenstand bewegt sich)
aktives Tasten mit Haut und aktives Tasten mit Haut und Muskeln (Hand bewegt sich)Muskeln (Hand bewegt sich)
aktives Tasten deutlich aktives Tasten deutlich leistungsfähiger!leistungsfähiger!
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Kanalkapazität bei der Kanalkapazität bei der bewußten Wahrnehmungbewußten Wahrnehmung
Sinnesmodalität Anzahl derRezeptoren
gesamteKanalkapazität [bit/ s]
psychophysischeKanalkapazität [bit/ s]
Gesichtssinn 2 108 107 40Hautsinn 107 106 5Gehörsinn 3 104 105 30Geruchssinn 7 107 105 1Geschmackssinn 3 107 103 1
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Geräte und TechnikenGeräte und Techniken räumliche Festkörpermodelle (z.B. räumliche Festkörpermodelle (z.B.
mit Stereolithographie hergestellt)mit Stereolithographie hergestellt) nicht-flüchtige flächige Darstellungnicht-flüchtige flächige Darstellung
– Stickerei, Stickerei, ggf. computergesteuertggf. computergesteuert
– TiefziehfolienTiefziehfolien– RiffelfolieRiffelfolie– SchwellpapierSchwellpapier
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Schwellpapier und FuserSchwellpapier und Fuser
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dynamische taktile dynamische taktile AnzeigenAnzeigen
stiftbasiertstiftbasiert– MetecMetec– ShinoharaShinohara
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dynamische taktile Anzeigen dynamische taktile Anzeigen (2)(2)
Braille-Braille-DisplayDisplay
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dynamische taktile Anzeigen dynamische taktile Anzeigen (3)(3)
kinästhetische Anzeigenkinästhetische Anzeigen– PhantomPhantom
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dynamische taktile Anzeigen dynamische taktile Anzeigen (4)(4)
kinästhetische Anzeigenkinästhetische Anzeigen– PantographPantograph
– Force-Feedback JoystickForce-Feedback Joystick
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Soziale Aspekte Soziale Aspekte (gefühlsbetont)(gefühlsbetont)
Haptische KommunikationHaptische Kommunikation– Tasten ist immer auch getastet Tasten ist immer auch getastet
werden!werden!
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Bedeutung haptischer Bedeutung haptischer MedienMedien
für Blindefür Blinde für Spielerfür Spieler für Ärztefür Ärzte für neue für neue
TelekommunikationsformenTelekommunikationsformen in Zukunft in virtuellen in Zukunft in virtuellen
Umgebungen (?)Umgebungen (?)
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Übungsaufgaben zu Übungsaufgaben zu PROTOsPROTOs
PROTO BaumPROTO Baum mit fields mit fields SFVec3f trunkSizeSFVec3f trunkSize und und SFVec3f crownSizeSFVec3f crownSize; verwenden Sie ihn in Ihrer Welt ; verwenden Sie ihn in Ihrer Welt „Haus mit Baum“.„Haus mit Baum“.
PROTO AnimatorPROTO Animator mit fields mit fields MFVec3f posKeyValues, MFVec3f posKeyValues, MFRotation rotKeyValuesMFRotation rotKeyValues und und SFTime duration, SFTime duration, SFTime startTimeSFTime startTime. Lassen Sie einen Würfel durch . Lassen Sie einen Würfel durch ihn animieren.ihn animieren.
Proto RotorProto Rotor mit fields mit fields SFTime cycleTime SFTime cycleTime für die für die Umlaufzeit, Umlaufzeit, SFVec3f offsetSFVec3f offset für den Abstand zur für den Abstand zur Rotationsachse und Rotationsachse und MFNode childrenMFNode children für die zu für die zu rotierenden Gegenstände.rotierenden Gegenstände.
