Delft Integraal december 2007
Boetseren met lucht
Ontwerpers praten graag met hun handen als ze het over nieuwe vormen hebben. Maar de computer begrijpt alleen wat er via de muis binnenkomt. Onderzoekers bij de faculteit Industrieel Ontwerpen werken aan een computersysteem dat gebarentaal verstaat. Het moet een intu•tieve manier van ruimtelijk ontwerpen mogelijk maken, in interactie en op afstand.
Ontwerpers praten graag met hun handen als ze het over nieuwe vormen
hebben. Maar de computer begrijpt alleen wat er via de muis binnenkomt.
Onderzoekers bij de faculteit Industrieel Ontwerpen werken aan een
computersysteem dat gebarentaal verstaat. Het moet een intuïtieve manier
van ruimtelijk ontwerpen mogelijk maken, in interactie en op afstand.
Door: Jos Wassink
In het laboratorium op de derde verdieping van het
IO-gebouw staan de computers te brommen. Het
zijn grote metalen dozen die onder de ontwerptafel
een paarsachtig licht uitstralen. Aan weerszijden van
de tafel staan twee sets van drie camera’s op hoge
statieven. Elke camera kijkt met een door een ring
van rode leds omgeven lens naar beneden. Onderzoekster
ir. Edit Varga heeft parelachtige bolletjes
op haar handen geplakt, zodat het systeem haar kan
volgen. Wanneer ze haar hand heen en weer beweegt,
zwaait er op het computerscherm een balletje mee.
“Ontwerpers werken graag intuïtief en schetsen
graag met hun favoriete pennen en potloden. Maar
ruimtelijk intuïtief ontwerpen was tot nu toe niet
mogelijk”, zegt ze. Varga studeerde informatica in
Miskolc aan de oudste universiteit van Hongarije
en doet nu haar promotieonderzoek in Delft. “Wij
proberen een systeem te maken waarmee je snel
een driedimensionale vorm kunt ontwerpen en
opslaan. Stel je voor dat een architect samen met zijn
opdrachtgever kan ontwerpen. Hij kan pilaren neerzetten
en een overkapping schetsen. De ander kan
dat veranderen en de overkapping iets doortrekken.”
Zo kleien ze samen in een virtuele ruimte aan een
ontwerp. De promovenda: “Dat zou de ruimtelijke
communicatie toch een stuk makkelijker maken. En
leuker.”
Gebarentaal
Varga pakt een stok die wel wat weg heeft van een
harkje. Aan het dwarslatje zitten alleen geen tanden,
maar drie kleine witte bolletjes zo groot als luciferkopjes.
Zodra ze de stok boven de tafel beweegt,
verschijnt een sliert van puntjes op zes deelschermen
van een computer display. Het zijn de beelden
die de verschillende camera’s van het bewegende
harkje maken. Het systeem registreert tweehonderd
maal per seconde de positie van ieder bolletje op 0,1
millimeter nauwkeurig. Varga zwaait met de hark
tussen de camera’s en probeert de virtuele ruimte
zo goed mogelijk met meetpuntjes te vullen. Dit
ritueel maakt deel uit van de kalibratie van het
systeem van de Motion Analysis Company. Dit 3ddetectiesysteem
is vooral bekend van het gebruik in
de animatie-industrie waar bewegingen van acteurs
worden overgezet op geanimeerde karakters.
Maar om er ruimtelijk mee te kunnen ontwerpen is
meer nodig. De opdracht aan Varga was om het systeem
gebarentaal te kunnen laten begrijpen en om
het te laten communiceren met een 3d-ontwerpprogramma.
Promotor prof. dr. Imre Horvath (Computer
Aided Design Engineering) ontwierp een alfabet
aan gebarentaal, de zogenaamde Hand Motion
Language of hml. Het is een set van 39 gebaren waaronder
het beschrijven van een vlak, het oppakken en
verplaatsen van iets, het manipuleren van objecten,
het vergroten en verkleinen of het hernemen van de
voorgaande stap.
Virtuele handen
Varga gaf proefpersonen de opdracht om in een
virtuele ruimte een heuvel te maken en daarop een
cilinder te plaatsen met een dakje er boven. Het
lijkt op een vuurtoren bij de Teletubbies. Om de opdracht
uit te kunnen voeren had een proefpersoon
vier gebaren nodig. Een vlakke hand is geschikt om
een object mee vast te plakken en te verplaatsen. Zodra
je je hand kromt en terugtrekt, laat het (virtuele)
voorwerp los en blijft het achter. Een vlakke hand
met gestrekte duim loodrecht op de richting van de
vingers betekent het roteren van een object. En een
vuist is het begin of het eind van een actie. Proefpersonen
bleken zich het beperkte vocabulaire snel
eigen te kunnen maken, waarna ze in de virtuele
ruimte de blokkentoren konden bouwen.
Varga deed dit deel van haar onderzoek aan de
Iowa State University, omdat er in Delft nog geen
geschikte stereoscopische display voor handen was.
In de virtuele ruimte ziet de proefpersoon virtuele
handen die de bewegingen van zijn eigen handen
precies volgen. Het is een ervaring van totale
onderdompeling in de virtuele wereld. Wel wordt de
illusie af en toe wreed verstoord door losse contactjes
in de datahandschoenen die men in Iowa voor
dit doel gebruikt. “Je beweegt je hand en je ziet het
oppervlak onmiddellijk onder je hand ontstaan,
de glooiingen volgen je bewegingen precies,” zegt
Varga.
De demonstratie is nog wat ruw en het aantal
gebaren nog beperkt, maar het idee is duidelijk.
Varga: “We willen het lichaam gebruiken om met de
computer te communiceren, omdat dat natuurlijker
en intuïtiever werkt. Onder intuïtief versta ik dat
je er niet te veel over hoeft na te denken en dat je er
snel aan went.”
Spelen
De gebruikelijke 3d-ontwerpprogramma’s zijn volgens
Varga alles behalve intuïtief. Open het cad/camprogramma,
en je verdwaalt in de menu’s, tenzij je
een expert bent. Met het nieuwe systeem kun je
schetsen in 3d, kleien met lucht met alle opzettelijke
ruwheid en spontaniteit die daarbij hoort. De ruimtelijke
vorm wordt aangemaakt in een programma
met de provocatieve naam Vague Discrete Interval
Modeller, een vinding van dr. Zoltan Rusak, eveneens
werkzaam binnen dezelfde IO-afdeling.
“Het is een snelle manier om ideeën in de computer
te krijgen,” zegt Varga. “Vormen kun je opslaan
en later bewerken. Ontwerpers willen graag in het
beginstadium met verschillende ideeën kunnen
spelen. Dat is het belangrijkste achterliggende idee.”
De 3d-schets moet in een later stadium geëxporteerd
kunnen worden naar een conventioneel cad/
cam-programma om het verder uit te werken.
De proefopstelling in het IO-lab is onlangs uitgebreid
met een holografisch display. Deze zogenaamde
Holovisio is het achtste exemplaar ter wereld.
Het is een zwarte vlakke kast die doet denken aan
een overmaatse flatbedscanner. Alleen als je er
bovenin
kijkt, zie je dieper dan de kast in werkelijkheid
is. Drie in elkaar draaiende tandwielen zweven
als demonstratie ‘in’ het display. De kijker hoeft
geen brilletje op en ziet toch diepte. “Het is maar
een fabrieksdemo”, zegt de onderzoekster. “Wij
willen er straks heel andere dingen op ontwerpen.”
Het blijft een wonderlijk apparaat. Doordat je er
rondom in kunt kijken, leent de Holovisio zich voor
ruimtelijk groepswerk.
Het huidige systeem is als prototype natuurlijk
erg kostbaar. Hoeveel behoefte er aan een dergelijk
systeem is en wat dat gaat kosten, zijn niet Varga’s
belangrijkste zorgen. Zij moest het gat dichten
tussen de handgebarentaal van Horvath en het
3d-schetssysteem van Rusak. En ze heeft naar eigen
zeggen niet veel verstand van het vermarkten van
deze kennis. Wel gaf ze onlangs een demonstratie
aan de fabrikant van het 3d-tracking systeem. Die
was verbaasd dat zoiets mogelijk was.
0 Responses
Stay in touch with the conversation, subscribe to the RSS feed for comments on this post.
You must be logged in to post a comment.