Conceptual 3D design nach Oh/Stuerzlinger et al. Referat von Svenja Kahn

1. Conceptual 3D designnach Oh/Stuerzlinger et al.Referat von Svenja Kahn

2. Conceptual 3D designnach Oh/Stuerzlinger et al. ... Was ist darunter zu verstehen?

3. 1. Einordnung W. Stürzlinger: „Einfache Systeme, die auch naiven Benutzern ermöglichen, rasch 3D-Modelle zu generieren und damit Design-Ideen effektiv zu kommunizieren“

4. 1. Einordnung Ein Produkt soll entworfen werden... • Vier Phasen des Entwurfsprozesses: - Analyse (analysis of problem) - Konzeptueller Entwurf (conceptual design) - Ausgestaltung (embodiment of schemes) - Detaillierung (detailling) • Wie Ideen entwickeln / darstellen? - Skizzieren (konzeptueller Entwurf) - CAD (spätere Entwicklungsphasen)

5. 1. Einordnung Ein Produkt soll entworfen werden... CAD-Unterstützung in der konzeptuellen Phase? • Probleme • „CAD systems enforce certain types of behavior in designers, which would not be natural for someone who sketches most of the time“ • verlangen häufig genaue Parameter • Modellerstellung aufwendig • verleiten dazu, nur Modifikationen vorzunehmen • Gefahr, zu sehr auf Details zu achten • Kognitive Ressourcen fließen in Benutzung des Tools

6. 1. Einordnung Ein Produkt soll entworfen werden... CAD-Unterstützung in der konzeptuellen Phase? • Vorteile von 3D Computer Modellen für konzeptionellen Entwurf • 3D Computer Modelle: sehr anschaulich • unterstützen die Illustrierung von Entwürfen • Evaluation durch Computer-Simulation • interaktive Modifikation im Team möglich

7. 1. Einordnung Ein Produkt soll entworfen werden... CAD-Unterstützung in der konzeptuellen Phase? • Ziel der Arbeit von Oh / Stuerzlinger: • provide „some initial solutions to fill some important gaps in the functionality of conceptual 3D designs“ [Intelligent Manipulation Techniques for Conceptual 3D Design, Ji-Young Oh & Wolfgang Stuerzlinger, 2003] • konkreter: „As drastic changes to a design solution are very common in this session, we consider structural modification to be an important feature. Here, we present two new techniques for efficient group manipulation, which help users easily build a structurally complex scene“ [Grouping Techniques for 3D Conceptual Design, Ji-Young Oh, 2004]

8. 2. 3D-System für Konzeptionsphase Anforderungen an ein System für konzeptuellen 3D-Entwurf? • einfache Bedienung des Programms • schnelle Erstellbarkeit des Modells • einfache Modifizierbarkeit • nicht zu detailliert • schnelle Visualisierung, um dem Entwickler die Evaluierung eines Konzeptes zu ermöglichen • Einsatz in einer Desktop-Umgebung

9. 2. 3D-System für Konzeptionsphase Oh / Stuerzlinger : Virtual Lego

10. 2. 3D-System für Konzeptionsphase Oh / Stuerzlinger : Virtual Lego • Übernimmt die Vorteile von echtem Lego • „approximate 3D models“ • solide Blöcke, präzise Platzierung • große Vielfalt an Blockgrößen und - formen • Verbindungen von Blöcken, stabiles 3D-Modell • Blöcke separieren, modifizieren u. wieder dem Modell hinzufügen • Und baut diese aus • einfaches Vervielfältigen u. Vergrößern/Verkleinern von Blöcken • auch seitliche Verbindungen zwischen Blöcken

11. 3. Neue Methoden in Virtual Lego Übersicht • Auswahl einer Gruppe von Objekten in 3D • andere Forschungsprojekte: - einige Systeme: lassoing, hierarchical grouping - DDDoolz: Gruppierung per Farbzuweisung - MIVE: bi-directional grouping • Stuerzlinger/Oh: neue Verfahren z. Auswahl einer (Objekt)Gruppe • Verschieben einer Gruppe von Objekten • neu entwickelt • Platzierung der Gruppe • Adaption von Kitamura-Algorithmus

12. 3. Neue Methoden in Virtual Lego Oh / Stuerzlinger : Auswahl einer Gruppe von Objekten

13. 3. Neue Methoden in Virtual Lego Oh / Stuerzlinger : Auswahl einer Gruppe von Objekten • Intelligent separation • 3-dimensionales Modell aber nur 2-dimensionales Eingabegerät • Manipulation abhängig von Sichtrichtung • „we assume that mouse movements take place on the axis-aligned plane that is most orthogonal to the view direction“ • Verschiedene Bewegungsrichtungen (und verschiedene alternative Separierungsmöglichkeiten der Gruppe) durch Änderung des Sichtpunktes möglich

14. 3. Neue Methoden in Virtual Lego Oh / Stuerzlinger : Auswahl einer Gruppe von Objekten • Separation with anchoring ( mit 1 Maus / 2 Mäusen) • Anker: mittlere Maustaste • Bewegung: linke Maustaste • Anker: linke Maus • Bewegung: rechte Maus

15. 3. Neue Methoden in Virtual Lego Oh / Stuerzlinger : Verschieben einer Gruppe von Objekten

16. 3. Neue Methoden in Virtual Lego Oh / Stuerzlinger : Verschieben einer Gruppe von Objekten • Zuordnung von 2D Inputs zu 3D-Positionen • Bei anderen Programmen: Erschließen der 3D-Bewegung eines Objektes aus der Mausposition • Bewegung der Objekte abhängig von Mausbewegung und nicht von der Position des Objekts relativ zur Szene (wiederspricht natürlichem Sehen) • ursprünglich entsprechend den Forschungen von Bukowski (1995) • which uses the first visible surface behind the moving object to determine in which plane an object moves. If a collision occurs the colliding surface is used for further movement • Problem: Hängt davon ab, an welcher Stelle die Objektgruppe mit der Maus selektiert wurde

17. 3. Neue Methoden in Virtual Lego Oh / Stuerzlinger : Verschieben einer Gruppe von Objekten • Benutzer erwarten, dass bewegtes Objekt sich entlang aller Oberflächen bewegt, die durch das Objekt verdeckt werden • „In SESAME, we select the movement plane according to the object surface that is closest to the viewpoint in the region that is occluded by the moving object “ • Berechnung der vordersten, verdeckten Oberfläche mittels graphischer Hardware

18. 3. Neue Methoden in Virtual Lego Oh / Stuerzlinger : Platzierung

19. 3. Neue Methoden in Virtual Lego Oh / Stuerzlinger : Platzierung • „Once an object is released, it is snapped to the nearest surface“ • viele Kombinationsmöglichkeiten • Anpassung des Algorithmus von Kitamura (1998) • In Virtual Lego Berechnung von: • overlap ratio („relative overlap of two surfaces that face each other“) • face distance • Sortierung der möglichen Kombinationen (erstes Kriterium: overlap ratio, absteigend; zweites Kriterium: Entfernung, aufsteigend) • „The first entry of this set is chosen as it minimizes object movement and this conforms best to user expectations“

20. 3. Neue Methoden in Virtual Lego • Video

21. 4. Evaluation und Weiterführendes Benutzeruntersuchung

22. 4. Evaluation und Weiterführendes Benutzeruntersuchung

23. 4. Evaluation und Weiterführendes Benutzeruntersuchung

24. 4. Evaluation und Weiterführendes Benutzeruntersuchung • Benutzer konnten gestellte Aufgaben in kurzer Zeit bearbeiten • „The tasks showed that even novice users could rapidly perform meaningful tasks in 3D using our proposed techniques. • Intelligent Separation fehleranfälliger als Separation with Anchoring, natürlicher zu benutzen • Separation with Anchoring für Erstbenutzer leichter zu verstehen • Bewertung der Techniken durch Benutzer (1: schlecht, 7: exzellent) • Intelligent Separation: 5,33 • Separation with Anchoring: 5,5 • Separation with Anchoring (mit 2 Mäusen): 4,08

25. 4. Evaluation und Weiterführendes Benutzeruntersuchung • Im einfacheren Beispiel: Präferenz für Intelligent Separation • Im zweiten Beispiel: Änderung hin zu Separation with Anchoring • Benutzer hoben Objektbewegung positiv hervor • Platzierung wurde nicht erwähnt • --> „so we can assume htat this method works well“ • Dass Änderung des Sichtpunktes nötig, um das Objekt auf eine nicht sichtbare Fläche zu platzieren, wurde als irritierend empfunden • Benutzer zeigten Interesse am Programm

26. 4. Evaluation und Weiterführendes SESAME • Sketch, Extrude, Sculpt, and Manipulate Easily • Nicht nur Bausteine wie bei VirtualLego, sondern komplexere Formen • „a user can create various shapes by sketching a closed contour on a planar surface and then extruding it by a simple dragging gesture“ • Einbeziehung hierarchischer Ordnung • Bidirektionale Beziehungen • Orientierung an MIVE

27. 4. Evaluation und Weiterführendes Fragen • Existierende CAD-Systeme für grobe Entwürfe ungeeignet? • Evaluation von 3D-Modellen durch Computer? • Grenzen von Stuerzlingers Ansatz? • Übernahme des gewünschten Modells aus der Konzeptionsphase in die späteren Phasen (Detaillierung)? • Graphische Hardware für Berechnung der Bewegung von Objekten: Widerspruch zu Desktop-Umgebung?