[> ImpulsBauhaus – Interaktiver Tisch

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Technischer Aufbau und Funktionsweise

Die Hardware-Komponenten des interaktiven Tischs / Medientischs

Touchtable_Aufbau.gif

Wie das Bild zeigt, besteht der interaktive Tisch aus zwei Einheiten: einem Beamer (A) mit Leinwand (B) zur Anzeige der Kontextinformationen und dem Tisch selbst.
Ein Teil seiner Oberfläche (C) ist eine matte Projektionsfläche, auf die der Beamer sein Bild projiziert. Da hochauflösende Beamer zur Zeit nicht mir extremen Weitwinkelobjektiven produziert werden, ist es nötig, den Projektionsstrahl über einen Spiegel (D) umzuleiten. Der Beamer (G) kann so, wie vom Hersteller spezifiziert, waagerecht aufgestellt werden – leider führt diese Konstruktion auch zu einer Vergrößerung des Tischs.

Auf der interaktiven Oberfläche (C) liegende Objekte sind auf ihrer Unterseite mit fiducial-Markern bedruckt, die einfach aufzubringen und technisch leicht identifizierbar sind. Sie sind von unten durch die Projektionsfläche sichtbar und werden mit den Infrarot-Strahlern (F) beleuchtet. Die Kamera (H) nimmt über den Spiegel (D) ein Bild von der Unterseite der Projektionsfläche (C) auf. Ein Infrarot-Filter sperrt das Licht des Projektors und lässt nur das infrarote Licht der Strahler (F) hindurch. Auf dem Kamerabild sind nicht nur die Marker, sondern auch Berührungen der interaktiven Oberfläche mit dem Finger erkennbar. Da sie matt ist, wird eine Fingerberührung erst kurz über der Oberfläche als scharf umrissener heller Punkt sichtbar.

Der Rechner (J) verarbeitet die Kameradaten, erzeugt die Animation der Tisch-Oberfläche für Beamer (G) und übergibt den Zustand des Tischs an den Rechner (K), der den zweiten Beamer (A) für die Leinwand ansteuert.

Aufbau des -Prototyps

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Das Grundgerüst aus Aluminiumprofilen

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Der mit Technik bestückte Prototyp

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Ansicht von hinten: Im Zentrum der HD-Beamer, der über einen Spiegel umgelenkt wird

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Die IR-Beleuchtung über 5 kleine IR-Scheinwerfer

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Das Bild der Kamera – hier das Kalibrationschart und zwei Testmarker

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Der Aufbau in der Ausstellung

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Das fertige Exponat in der ImpulsBauhaus-Ausstellung N°1

Technische Daten des Medientischs:

Abmessungen: 120 x 80 x 214 cm (BxHxT)
Display: 48″ (107 x 61cm)
Seitenverhältnis: 16:9
Auflösung: 1920×1080 Full-HD
Lichtstärke: 1200 ANSI Lumen
Display-Technologie: LCD
Kontrast: 10000:1

Tracking-Frequenz: ~40 Hz
Tracking-Auflösung: 1024×720

Audio: Integrierte Lautsprecher
Interface: Ein/Aus über Fernbedienung

Recognition-Software: -1.4

Leistungsaufnahme: max. 800W

Lüftung: integriert

Software-Architektur

Touchtable_Schema_1.gif

Das Zusammenspiel zwischen Hardware und Software

Die Funktionsweise des Exponats soll ausgehend von der Kamera beschrieben werden. Ihr Infrarot-Bild der Tischoberfläche wird im Rechner A zunächst vom reacTIVision-Modul analysiert.
reacTIVision ist ein bewährtes Open-Source-Framework zur Bildverarbeitung. Es ist spezialisiert auf die schnelle Erkennung von fiducial-Markern und Multi-Touch-Ereignissen. Dabei verarbeitet es die Kamerabilder nicht singulär, sondern speichert den Zustand des Tischs und ist so in der Lage, z.B. Fingerbewegungen, Markerdrehungen oder andere Veränderungen als Ereignisse zusammenzufassen. Über das TUIO-Protokoll sendet es diese Interaktionen an das -Modul. Dort wird das Ereignis interpretiert, also z.B. erkannt, dass ein neuer Marker auf den Tisch gesetzt wurde und das akustische und visuelle Feedback über Beamer und Lautsprecher generiert. Um dem Besucher das Gefühl einer intuitiven, flüssigen Bedienung zu geben, ist es sehr wichtig, eine sofortige Reaktion auf seine Handlung zu geben, weshalb diese Komponentenkette ein möglichst geringe Latenz haben darf.

Jeder Marker kann durch seine eindeutige ID einer Person zugewiesen werden. Die zugehörigen Informationen fragt Processing über einen Webservice bei der Forschungsplattform ab. Dabei kann direkt auf die Daten des Impuls -Projekts im Internet zugegriffen werden, meist wird aber eine lokale Kopie verwendet. Diese Variante ermöglicht kürzere Antwortzeiten und ist nicht auf eine funktionierende und stabile Internetverbindung angewiesen.

Um außerhalb des Tischs geografische Zusatzinformationen auf der Leinwand zu zeigen, wird Rechner B benötigt. Die dort laufende Flex-Applikation wird vom Processing-Modul über den Zustand des Tischs informiert und holt sich autonom Daten aus der Forschungsplattform und betreibt einen eigenen Kartendienst, kann aber bei bestehender Internetverbindung auch auf Dienste wie GoogleMaps oder Yahoo!Maps zurückgreifen.

Zusätzlich überwacht Rechner B das Exponat und versendet Fehlermeldungen oder startet Dienste neu.
Die Trennung von Rechner A und B erfolgte nur aus Gründen der Systemstabilität und Performance.

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Das Interface zur Erforschung des sozialen Netzwerks der Bauhausbewegung

[> Website des Projekts mit Fotos und Videos: http://impuls-bauhaus.de
[> Dokumentationsfotos zur Ausstellung N°1

Ein Projekt von

Jens Weber
Andreas Wolter