Eduventure I

Eine neuartige Kombination aus AR und VR für das spielbasierte Lernen.

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Eduventure I: Technische Spezifikation

Virtuelle Episode und VR-Prototyp

Um die Niedrigschwelligkeit des Eduventures(I) zu gewährleisten, bestehen für die virtuelle Spielphase (VR) keine besonderen An-forderungen an die Computer-Hardware: Aktuelle, handelsübliche PCs sind ausreichend leistungsfähig. Zur Realisierung des rollenbasierten Adventure-Spiels in der VR-Episode wird auf eine existierende Spiele-Engine zurückgegriffen, die legal für eigene Zwecke modifiziert werden darf. Zur Minimierung des Entwicklungsaufwandes bietet sich diese Variante an, da die Modifikation einer geeigneten Spiele-Engine weit weniger aufwendig als die Anpassung einer frei verfügbaren, aber leeren 3D-Grafikengine zu leisten ist. Die verwendete Gothic -Engine (aus dem gleichnamigen PC-Spiel) bietet geeignete Möglichkeiten, verschiedene Rollen und Handlungsstränge zu modellieren. Zur Visualisierung eines authentischen Spielesettings muss ein historisch korrektes und realistisches 3D-Modell der Marksburg und ihrer Umgebung in ausreichend hoher Qualität erstellt und für die Benutzung innerhalb der Spiele-Engine angepasst werden. Die Interaktion mit Spiel-Charakteren im gesamten Eduventure(I) findet vornehmlich über Dialoge statt, was von der Engine hinreichend unterstützt wird. Die Spiel-handlung wird über Skripte realisiert, die speziell für die Spiele-Engine geschrieben wer-den müssen.

Ein demonstrierbarer erster VR-Protototyp wurde durch Anpassung der 3D-Spiele-Engine Gothic an historische Daten der Marksburg und die Vorgaben des Storyboards erstellt. Dazu musste ein Burg- und Landschaftsmodell 3D-modelliert und texturiert werden. Um die Marksburg und Umgebung als Modell in einem 3D-Spiel verwenden zu können, war erheblicher manueller Anpassungsaufwand nötig. Es wurden dazu an einem bereits bestehenden, aber für Spiele nicht ausreichend detaillierten und exakten Modell Anpassungen in der Größenordnung einiger tausend Flächen vorgenommen. Vor allem die Ges-talt der Innenräume, Dächer und Fenster war im bestehenden Modell nicht ausreichend ausgeprägt. Das Ausgangsmodell entsprach den Verhältnissen der Gegenwart, was eine Angleichung einzelner Bereiche an die Verhältnisse der Spielhandlung im 17. Jh. nötig machte. Diese folgten dabei den historischen Darstellungen von Dillich. Zur natürlichen Beleuchtung der Modelle wurde eine Tageslicht-Simulation professioneller 3D-Programme angewandt, die über das in Gothic normalerweise Mögliche hinausgeht. Um die Authentizität der grafischen Darstellung in der VR-Episode zu erhöhen, wurden Panorama-Fotos von der realen Umgebung der Marksburg aufgenommen, die eine 360°-Rekonstruktion der Aussicht im Spiel ermöglichen. Augenfällig moderne Artefakte wurden aus den Bildern elektronisch herausretuschiert.

Augmented Episode und AR-Prototyp

Die augementierte Spielephase (AR) stellt die folgenden technischen Anforderungen:

Für diese Phase wird ein Tablet-PC benötigt. Tablet-PCs sind mobile Computer, die komplett mit einem Stift nur über ihr Display wie ein Schreibtablett bedient werden kön-nen. Tablet-PCs sind zunehmend vor allem für mobile Computernutzer eine Alternative zu herkömmlichen Laptops. Für das Eduventure(I) muss der Tablet-PC mit einer han-delsüblichen Webcam bestückt werden, welche die reale Umgebung des Spielers aufnimmt. Die für das Spiel relevanten Orte werden mit Hilfe nicht permanenter Papiermar-ker hervorgehoben. Die Steuerung der Wiedergabe und das Erkennen der Marker werden mit Hilfe des ARToolkit durchgeführt. Hierbei handelt es sich um eine frei verfügbare Open Source C-Bibliothek, die Funktionen für die Entwicklung von Augmented Reality-Anwendungen zur Verfügung stellt. Der von der Kamera erfasste Marker wird mit erlern-ten Mustern verglichen und identifiziert. Danach wird die Position des Markers relativ zur Kamera berechnet, und das virtuelle Objekt in das Kamerabild des realen Hintergrundes eingeblendet. Die für das Spiel benötigten 3D- Modelle müssen in einem geeigneten Format gespeichert und an entsprechender Stelle gerendert werden. Die Dialoge zwischen dem Spieler und den virtuelle Figuren werden als Text auf dem Tablet-PC ausgegeben. Während des Dialoges kann der Spieler zwischen verschiedenen Antworten auswählen. Die Auswahl erfolgt intuitiv durch Anklicken über das berührungssensitive Display des Tablet-PC, das mittels eines speziellen Stifts bedient werden kann.

Für die AR-Phase wurden Recherchen zum momentanen wissenschaftlichen und techni-schen Stand von AR-Spielen durchgeführt. Darauf basierend wurde - orientiert am didaktischen Gesamtkonzept des Eduventures(I) - eine Handlungslinie für die AR-Phase entwickelt. Der idealisierte Spielablauf für den Prototypen sieht folgendermaßen aus: Der Spieler gelangt in Form einer Schnitzeljagd/ Stafette zu einzelnen Stationen, wobei die konkreten Interaktionsmöglichkeiten vom Verlauf der vorangegangenen virtuellen Spiel-phase abhängen. An jeder Station tritt der Spieler in Interaktion mit virtuellen Spielobjekten bzw. -charakteren. Die hauptsächliche Interaktionsform sind Dialoge. Dazu stehen dem Spieler verschiedene Antworten oder Fragen zur Verfügung, die er mit Hilfe des Mausstiftes auswählen kann. Dem Spieler werden auch über Marker virtuelle Texte oder Karten eingeblendet. Die Texte enthalten wieder für das Spiel relevante Informationen. An anderer Stelle folgt der Spieler einer Spur aus virtuellen Objekten, um zu einem bestimmten Ort zu gelangen. Zum Spielstart erhält der Spieler vor Ort auf der Marksburg eine Einweisung zum Setting der augmentierten Spielphase, also die Hintergrundgeschichte (aus der VR-Episode) und seine aktuelle Aufgabe.
Als Vorbereitung auf die Implementierung eines ersten vor Ort auf der Marksburg demonstrierbaren Prototyps wurden die für die augementierte Spielphase benötigten Grafiken entwickelt und die Erkennung von Markern für den Feldeinsatz optimiert.

Zudem wurde bereits eine auf XML basierende geeignete Datenstruktur für den Prototypen entwickelt, welche die im Spiel benötigten grafischen Objekte aufnimmt und die benötigten Interaktionsmöglichkeiten inklusive Spielablauf zwischen realem Spieler und virtuellen Spielbestandteilen zur Verfügung stellt.

Zuletzt aktualisiert am 06.05.2012, 11:45Uhr