E-Chalk
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Der Multimedia Vorlesungsraum


Ein ideales Szenario, in dem E-Kreide verwendet werden kann bietet sich in dem Multimedia Vorlesungsraum der Freien Universität Berlin. Eine aus vier Großbildschirmen zusammengesetzte, interaktive Projektionsfläche bietet dem Vortragenden auf einer Gesamtfläche von 1,15 x 6,13 m genügend Platz um seine Inhalte auszubreiten und ermöglicht den Studenten eine gute Sicht auf das Vorgetragene.

Der Dozent kann einen Laserpointer direkt auf der Videowand als Zeigegerät verwenden. In Kombination mit der E-Kreide Software kann die Videowand dann wie eine große, intelligente Kreidetafel verwendet werden. Die Steuerung der Tafel erfolgt dabei durch ein Programm, das mit Hilfe von fest installierten Videokameras den Lichtpunkt des Laserpointers auf der Tafelfläche ortet und aus der ermittelten Position die gewünschten Maus-Koordinaten errechnet.

Eine der Projektionsflächen kann verwendet werden um ein Laptop Signal darzustellen. Die Laptop-Maus kann, nach der Installation eines Treibers auf dem Laptop, ebenfalls durch die Tafel gesteuert werden.

Der Raum verfügt außerdem über eine 5.1 6-Kanal Audio Anlage.



Hardware


Ein wichtiger Punkt bei der Planung und Entwicklung des Systems war die Verwendung konventioneller Hardware, mit der ein preisgünstiges System entwickelt werden sollte.

Das optische System besteht aus vier Acrylglasscheiben, die in einer Holzfassung in die Wand des Raumen eingelassen sind. Hinter dieser Wand befindet sich ein Raum, in dem vier Projektoren stehen. Die Projektoren strahlen ihr Bild auf jeweils einen Spiegel, der so positioniert ist, dass die Reflektion scharf auf der Rückseite einer Scheibe zu erkennen ist. Durch die Verwendung der Spiegel kann die für das scharfe Projizieren notwendige Tiefe des Raumes verringert werden. Es sind außerdem vier Firewire-Kameras installiert, die auf jeweils eine der Projektionsflächen zentriert sind und mit deren Hilfe der Lichtpunkt geortet wird. Bei der gegenwärtigen Konfiguration der Videowand befinden sich weiterhin zwei Rechner im Einsatz. Ein Linux-System, das für die Auswertung der Kamerabilder zuständig ist und ein Windows-System auf dem E-Kreide oder die jeweiligen Benutzeranwendungen laufen.

Keine der verwendeten Hardware-Komponenten ist Spezialhardware, die Einzelteile sind bei verschiedenen Händlern erhältlich. Lediglich die Kamera-Halterungen wurden für diese Anwendung in der Physikwerkstatt der Freien Universität gefertigt.


Funktionsweise und Leistung


Das für die Bildverarbeitung zuständige Linux-System läuft permanent, es findet den Lichtpunkt des Laserpointers in den Kamerabildern und errechnet daraus die korrekten Maus-Koordinaten, anschliessend werden die Koordinaten über das Netzwerk an den Windows-Rechner übertragen. Damit das System die Koordinaten korrekt berechnen kann ist nach jeder Positionsveränderung der Kameras, der Projektoren oder der Spiegel eine Kalibrierung der Videowand notwendig.

Die Videowand hat eine Bildschirmauflösung von 4096 x 768 Pixel und erlaubt auf der gesamten Tafel eine pixelgenaue Steuerung und damit auch ein normales Schreiben. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit, das heißt die maximale Abtastrate des Lichtstifts ist durch die Kameras auf 30 Bilder pro Sekunde begrenzt. Schnellere Stiftbewegungen können in der derzeitigen Konfiguration nicht verfolgt werden.


Klicken Sie um eine größere Skizze des Stiftes anzeigen zu lassen .

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Die Videowand kann mit einem gewöhnlichen Laserpointer betrieben werden, für eine bessere Benutzbarkeit wurde allerdings ein neues Gerät entwickelt. Es besteht aus einem stiftförmigen Metallgehäuse, einer Laserdiode und einem Tippschalter, der den Laser beim Aufsetzen auf eine Oberfläche aktiviert. Der Aufbau ermöglicht eine natürliche und intuitive Bedienung des Stifts beim Schreiben.


Mobiles Stiftsystem


Die Software für die Steuerung des Stiftsystems im Multimedia Raum kann auch in einer mobilen Umgebung verwendet werden. Ein Vortragender, der das System mobil verwenden möchte benötigt nur einen Projektor, eine Firewire-Kamera und eine LED, wie sie zum Beispiel an Schlüsselanhängern zu finden ist. Die Kamera wird mit Blick auf die Projektionsfläche aufgestellt, die LED dient als Zeigegerät. Nachdem die Kamera durch das Programm mit wenigen Mausklicks kalibriert wurde, kann die LED verwendet werden um den Desktop zu steuern.

Mobile Version des Stiftsystems.Eine weitere Einsatzmöglichkeit des mobilen Stiftsystems.


Die Genauigkeit der mobilen Version liegt unter der des im Multimediaraum installierten System, ist allerdings ausreichend um beispielsweise auf einem Windows Desktop zu arbeiten oder einfache Zeichenoperationen durchzuführen.


Literatur


  • Kristian Jantz.
    Ein Stift-Treiber für eine interaktive Multiprojektionswand. Diplomarbeit, Fachbereich Mathematik und Informatik, Freie Universität Berlin, Januar 2006
  • Michael Diener.
    Lichtpunkterkennung per Kamera an einer Rückprojektionswand: Ein Lichtgriffel für E-Chalk, Bachelorarbeit, Freie Universität Berlin, 2003

Letzte Änderung: Mo, 2010-08-09