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Whitepaper 3D-Displaytechnik
                                        Aktiv-, Passiv-, Autostereo, volumetrische Displays
                                        Mai 2011




Virtual Dimension Center (VDC)
Auberlenstr. 13
70736 Fellbach



www.vdc-fellbach.de                                      info@vdc-fellbach.de                             Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0
© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Whitepaper
 3D-Displaytechnik




VDC-Technologie-Screening 3D-Displaytechnik
    Grundlagen
    Stereoskopische Displays
    Autostereoskopische Systeme
    Volumetrische Displays
    Weitere Trends




                                                                                                                                   xxx:
                                                                                                                                    Inhalt:
                                                                                                                                   xxx
                                                                                                                                   Grundlagen
                                                                                                                                   Projektionssysteme
                                                                                                                                   Bauarten Projekt.-Systeme
                                                                                                                                   Displaysysteme
                                                                                                                                   Autostereosk. Systeme
                                                                                                                                   Volumetr. Displays
                                                                                                                                   Weitere Trends

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Whitepaper
 3D-Displaytechnik




Grundlagen: Begriffe und Motivation
 3D-Visualisierung = räumliches Sehen
 Bereitstellung von 2, leicht versetzten
  Perspektiven
  für den Betrachter
 unter Umständen Head Tracking

damit:
 Gehirn ordnet besser Räumlichkeit zu
 Besseres Gefühl für Nahes und Fernes
 Aufbau eines gedanklichen, räumlichen                                                                                            xxx:
  Umgebungsmodells einfacher                                                                                                        Inhalt:
                                                                                                                                   xxx
                                                                                                                                   Grundlagen
 Unterstützung bei der 3D-Interaktion                                                                                             Projektionssysteme
                                                                                                                                   Bauarten Projekt.-Systeme

  (für diese muss Raum bekannt sein)                                                                                               Displaysysteme
                                                                                                                                   Autostereosk. Systeme
                                                                                                                                   Volumetr. Displays
                                                                                                                                   Weitere Trends

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                                                                                                                      Tel.: 58 (0) 711
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Quelle: Runde, C.: Konzeption und Einführung von
                            Virtueller Realität als Komponente der Digitalen
                            Fabrik in Industrieunternehmen. Zugl.: Stuttgart,
 Whitepaper               Univ., Diss., 2007, IPA-IAO Forschung und Praxis,
 3D-Displaytechnik                 455. Heimsheim: Jost-Jetter Verlag, 2007




Graphische Tiefenkriterien

 Womit rechnet das Gehirn?




                                                                                                                                   xxx:
                                                                                                                                    Inhalt:
                                                                                                                                   xxx
                                                                                                                                   Grundlagen
                                                                                                                                   Projektionssysteme
                                                                                                                                   Bauarten Projekt.-Systeme
                                                                                                                                   Displaysysteme
                                                                                                                                   Autostereosk. Systeme
                                                                                                                                   Volumetr. Displays
                                                                                                                                   Weitere Trends

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Whitepaper
 3D-Displaytechnik




Grundlagen: Stereo-Lösungen
 2 Ansichten werden erzeugt
 diese 2 Ansichten sind getrennt zu
  den beiden Augen zu transportieren
 zu beachten: natürlicher Augenabstand (ca. 6,5cm) ermöglicht
  sinnvolles stereoskopisches Sehen in Entfernung von bis zu 15m
 größere Entfernung: Parallaxe erhöhen
 Qualitätskriterien u.a.:
  - optisches Übersprechen (Auge erhält falsches Signal): Ghosting
  - Helligkeit insgesamt
  - Schärfe (Tinting)                                                                                                              xxx:
  - Kontrast, Dynamik                                                                                                               Inhalt:
                                                                                                                                   xxx
                                                                                                                                   Grundlagen
                                                                                                                                   Projektionssysteme
                                                                                                                                   Bauarten Projekt.-Systeme
                                                                                                                                   Displaysysteme
                                                                                                                                   Autostereosk. Systeme
                                                                                                                                   Volumetr. Displays
                                                                                                                                   Weitere Trends

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 3D-Displaytechnik




                                          Stereoskopische Displays




                                                                                                                                   xxx:
                                                                                                                                    Inhalt:
                                                                                                                                   xxx
                                                                                                                                   Grundlagen
                                                                                                                                   Projektionssysteme
                                                                                                                                   Bauarten Projekt.-Systeme
                                                                                                                                   Displaysysteme
                                                                                                                                   Autostereosk. Systeme
                                                                                                                                   Volumetr. Displays
                                                                                                                                   Weitere Trends

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Whitepaper
 3D-Displaytechnik




Passiv-Stereo Displays
grundlegende Technologien
 Polarisationsfilter-Bildschirme
   (Lichtwellen-Polarisation, Passiv-Stereo)
 Bildspalten oder -zeilen abwechselnd                                                             Polarisationsfilterbrille

   polarisiert

     leichte Brille
     kein Sync notwendig
     kein Flimmern
                                                                                                                                            xxx:
Θ halbe Auflösung                                                                                                                            Inhalt:
                                                                                                                                            xxx
                                                                                                                                            Grundlagen
                                                                                                                                            Projektionssysteme
                                                                                                                                            Bauarten Projekt.-Systeme
                                                                                                                                            Displaysysteme
                                                                                                 JVC GD-463D10 3D-Monitor                   Autostereosk. Systeme
                                                                                                                                            Volumetr. Displays
                                                                                                                                            Weitere Trends

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Whitepaper
 3D-Displaytechnik




Planar®-Display
 verwendet 2 Bildschirme
 Scheibe lässt vorderes Display                                                                   Polarisationsfilterbrille
  durch und spiegelt oberes
 Auflösung 1920 x 1200x

     keine Reduktion der
     Auflösung wg.
     Stereoskopie
     dennoch ruhiges Bild
                                                                                                                                             xxx:
Θ Platzbedarf                                                                                                                                 Inhalt:
                                                                                                                                             xxx
                                                                                                                                             Grundlagen
Θ Preis                                        Testmöglichkeit bei:
                                                                                                                                             Projektionssysteme
                                                                                                                                             Bauarten Projekt.-Systeme
                                                                                                                                             Displaysysteme
                                                                                                                                             Autostereosk. Systeme
                                                                                                   Planar SD2620W-351                        Volumetr. Displays
                                                                                                                                             Weitere Trends

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Whitepaper
 3D-Displaytechnik




Aktiv-Stereo-Displays
grundlegende Technologien
 Shuttertechnologie (von engl. to shut =
   schließen, LCD, Aktiv-Stereo)                                                    Shutterbrille                         Nvidia IR Emitter
 Display: mind. 120Hz Bildwiederholrate
   Je nach System sehr geringes
   Übersprechen
Θ Brille schwerer
Θ aktive Brille: Stromversorgung
Θ Brille polarisiert
                                                                                               früher: Röhrenbildschirm
Θ meist Emitter für Synchronisation
   Bild-Brille notwendig
                                                                                                                                               xxx:
Θ Helligkeitsverlust                                                                                                                            Inhalt:
                                                                                                                                               xxx
                                                                                                                                               Grundlagen
Θ unter Umständen Flimmern                                                                                                                     Projektionssysteme
                                                                                                                                               Bauarten Projekt.-Systeme
                                                                                                                                               Displaysysteme
                                                                                                                                               Autostereosk. Systeme
                                                                                                     heute: DLP, LCD
                                                                                                                                               Volumetr. Displays
                                                                                                     Beispiel: Samsung SyncMaster 2233RZ LCD
                                                                                                                                               Weitere Trends

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Whitepaper
    3D-Displaytechnik




Aktiv-Stereo: Plasma-Schirme
                                                                                       Vergleich Technologien Röhre, LCD, Plasma (Quelle: FZ Jülich)
      Lichterzeugung durch            Röhre                                   LCD                              Plasma
       Phosphoren, die durch           + geringe Kosten                        + geringer Platzbedarf           + geringer Platzbedarf
                                       + hohe Wiederholrate                    + geringer Spannungsbedarf       + große Bildschirme möglich
       UV-Strahlung von                  möglich                                 (vielseitig einsetzbar)        + hohe Leuchtkraft,
                                       + flexible                              + geringer Stromverbrauch          Kontrastverhältnisse und großes
       Plasma-Entladungen                Parameterwahl                         + geringes Gewicht                 Farbspektrum
                                       + als Vektorgerät                       + keine Strahlenemission         - hohe Wärmeabgabe
       angeregt werden                   einsetzbar                            - eingeschränkter Blickwinkel    - Geräuschentwicklung bei Lüfter-
                                       - hoher Platzbedarf                     - geringe Kontrastverhältnisse     Einsatz
      Die Entladung geschieht         - Magnetfelder                          - geringe Wiederholrate bzw.     - geringe Auflösung
                                         erzeugen Störbilder                     hohe Reaktionszeit             - langfristige Abnahme der
       in zwischen 2 Glasscheiben - Flimmern                                   - Hintergrundbeleuchtung           Leuchtkraft und Farbverfälschungen
                                                                                                                - Einbrennen möglich
       befindlichen Zellen, die mit
       Neon, Xenon und evtl. Helium
       gefüllt sind, nach elektrischer
       Zündung das Gases zur Änderung
       des Aggregatzustandes in Plasma                                                                                                                 xxx:
                                                                                                                                                        Inhalt:
      unterschiedliche Helligkeiten werden                                                                                                            xxx
                                                                                                                                                       Grundlagen
       durch die Anzahl von Zündungen erreicht                                                                                                         Projektionssysteme
                                                                                                                                                       Bauarten Projekt.-Systeme

      Helligkeitssteigerung bei Aktiv-Stereo                                                                                                          Displaysysteme
                                                                                                                                                       Autostereosk. Systeme
                                                                                   Schematische Darstellung des Aufbaus eines Plasmabildschirms        Volumetr. Displays
                                                                                   (Quelle: Wikipedia)                                                 Weitere Trends

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Whitepaper
    3D-Displaytechnik




Aktiv-Stereo: Plasma-Schirme
      Panasonic:
       85 Zoll und 103 Zoll
       3D-Plasma-Bildschirme
       im Angebot,
       150 Zoll als Prototyp




                                                                                                                                   xxx:
                               Testmöglichkeit bei:                                                                                 Inhalt:
                                                                                                                                   xxx
                                                                                                                                   Grundlagen
                                                                                                                                   Projektionssysteme
                                                                                                                                   Bauarten Projekt.-Systeme
                                                                                                                                   Displaysysteme
                                                                                                                                   Autostereosk. Systeme
                                                                                                                                   Volumetr. Displays
                                                                                                                                   Weitere Trends

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                                                                                                                      Tel.: 58 (0) 711
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Whitepaper
 3D-Displaytechnik




Getrennte Anzeigen je Auge
     volle Kanaltrennung rechts-links
     Einbezug Orientierungssinn bei
     Verwendung von Head Tracking
     (geistiges räuml. Abbild unterstützt)
                                                                                                    NVIS Virtual Binokular SV
Θ    Auflösung meist geringer
Θ    Gewicht hoch
Θ    Isolation vorhanden
Θ    Blickwinkel meist eng
                                                                                                                                           xxx:
                                                                                                                                            Inhalt:
                                                                                                                                           xxx
                                                                                                                                           Grundlagen
                                                                                                                                           Projektionssysteme
                                                                                                                                           Bauarten Projekt.-Systeme
                                                                                                                                           Displaysysteme
                                                                                                          NVIS nVisor SX111                Autostereosk. Systeme
                                                                                                                                           Volumetr. Displays
                                                                                                                                           Weitere Trends

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 3D-Displaytechnik




                                     Autostereoskopische Systeme




                                                                                                                                   xxx:
                                                                                                                                    Inhalt:
                                                                                                                                   xxx
                                                                                                                                   Grundlagen
                                                                                                                                   Projektionssysteme
                                                                                                                                   Bauarten Projekt.-Systeme
                                                                                                                                   Displaysysteme
                                                                                                                                   Autostereosk. Systeme
                                                                                                                                   Volumetr. Displays
                                                                                                                                   Weitere Trends

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Whitepaper
 3D-Displaytechnik




Autostereo: Lentikular
                                                                                                 Tridelity-Schirm

grundlegende Technologien
 Richtungsmultiplex-Verfahren:
   Lentikular-Systeme

     keine Brille notwendig
     keine Kalibrierung o.ä.
     Mehrbenutzer-fähig

Θ fixe, optimale Sichtbereiche
Θ optimale Sichtentfernung                                                                                                                   xxx:
  festgelegt                                                                                                                                  Inhalt:
                                                                                                                                             xxx
                                                                                                                                             Grundlagen
Θ spezielle Software                                                                                                                         Projektionssysteme
                                                                                                                                             Bauarten Projekt.-Systeme

Θ reduzierte Auflösung                                                                                                                       Displaysysteme
                                                                                                                                             Autostereosk. Systeme
                                                                                   Schematische Darstellung des Verfahrens
                                                                                                                                             Volumetr. Displays
                                                                                   (Quelle: www.3d-forums.com)
                                                                                                                                             Weitere Trends

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                                                                                                                                Tel.: 58 (0) 711
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 3D-Displaytechnik




Autostereo: Parallaxbarriere
                                                                                                     See-Real-Schirm

grundlegende Technologien
 Richtungsmultiplex-Verfahren:
   Parallax-Barriere-Systeme                                                                                                 Samsung SCH B710



     keine Brille notwendig
     optimale Sichtposition wird
     dynamisch angepasst
     (Gesichtserkennung)

Θ Single-User-System                                                                                                                            xxx:
Θ reduzierte Auflösung                                                                                                                           Inhalt:
                                                                                                                                                xxx
                                                                                                                                                Grundlagen
                                                                                                                                                Projektionssysteme
                                                                                                                                                Bauarten Projekt.-Systeme
                                                                                                                                                Displaysysteme
                                                                                                                                                Autostereosk. Systeme
                                                                                   Schematische Darstellung des Verfahrens
                                                                                                                                                Volumetr. Displays
                                                                                   (Quelle: www.3d-forums.com)
                                                                                                                                                Weitere Trends

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                                                         info@vdc.fellbach.de                                    Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0
                                                                                                                             Tel.: 58 (0) 711
  www.vdc-fellbach.de                                       info@vdc.fellbach.de
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Whitepaper
 3D-Displaytechnik




Autostereo: Holographie
grundlegende Technologien
 Richtungsmultiplex-Verfahren:
   Elektro-Holographie
 Die Signalwelle des Objekts wird                                      Schreiben eines Hologramms (Quelle:
                                                                        Holographie in Wissenschaft und Technik
                                                                                                                    Lesen eines Hologramms (Quelle:
                                                                                                                    Holographie in Wissenschaft und Technik
                                                                        Karsten Buse, Elisabeth Soergel)            Karsten Buse, Elisabeth Soergel)
   mit einer kohärenten Referenz-
   welle überlagert. Das daraus                                                                                                     Quelle: Slinger, C.;
                                                                                                                                    Cameron, C.; Stanley, M.:

   entstandene Interferenzmuster                                                                                                    Computer-Generated
                                                                                                                                    Holography as a Generic
                                                                                                                                    Display Technology. In:
   wird aufgezeichnet.                                                                                                              IEEE Computer 38 (2005),
                                                                                                                                    Nr. 8, S. 46-53
 Beleuchtung mit der
   Referenzwelle rekonstruiert                                                                                                                                  xxx:
   durch Beugung die Signalwelle.                                                                                                                                Inhalt:
                                                                                                                                                                xxx
                                                                                                                                                                Grundlagen
                                                                                                                                                                Projektionssysteme
                                                                                                                                                                Bauarten Projekt.-Systeme
                                                                                         HoloVizio 720RC (Quelle:                                               Displaysysteme
                                                                                     http://www.holografika.com)                                                Autostereosk. Systeme
                                                                                                                                                                Volumetr. Displays
                                                                                                                                                                Weitere Trends

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 3D-Displaytechnik




                                              Volumetrische Displays




                                                                                                                                   xxx:
                                                                                                                                    Inhalt:
                                                                                                                                   xxx
                                                                                                                                   Grundlagen
                                                                                                                                   Projektionssysteme
                                                                                                                                   Bauarten Projekt.-Systeme
                                                                                                                                   Displaysysteme
                                                                                                                                   Autostereosk. Systeme
                                                                                                                                   Volumetr. Displays
                                                                                                                                   Weitere Trends

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 3D-Displaytechnik




Volumetrische Displays
                                                                                                              Pure Depth 12.1 RGB BLU
 Darstellung von Computergraphik im
  3D-Raum, nicht mehr auf der Fläche

     keine Brille notwendig
     Tiefenkriterium Bewegungsparallaxe
     ohne Tracking
     Tiefenkriterium Akkomodation
     Mehrbenutzer-fähig
     z.T. skalierbar
Θ    fast immer teiltransparent                                                                                                         xxx:
                                                                                                                                         Inhalt:
                                                                                                                                        xxx
Θ    Beschränkung Farbwiedergabe                                                                                                        Grundlagen
                                                                                                                                        Projektionssysteme
Θ    geringe Auflösung                                                                                                                  Bauarten Projekt.-Systeme
                                                                                                                                        Displaysysteme
Θ    weitere Nachteile je nach Systemtyp                                                                                                Autostereosk. Systeme
                                                                                                                                        Volumetr. Displays
                                                                                                                                        Weitere Trends

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                                                                                                                      Tel.: 58 (0) 711
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 3D-Displaytechnik




Volumetrische Displays
                                                                                                                        Foto: Projektgruppe
                                                                                                                        „Felix3D-Display“
Prinzipielle Technologien
 Laserprojektion auf rotierende Ebene
   kompakt, mobil
Θ aufwändig, Farbwiedergabe

 LED-Voxel                                                                                        LED Voxel Display
                                                                                                (Quelle: David Wyatt)
  kompakt, billig
Θ Auflösung, Bildqualität

 Fluoreszenz-Anregung im Festkörper                                                                                                            xxx:
  (in Forschung)                                                                                                        Schema SolidFelix
                                                                                                                                                 Inhalt:
                                                                                                                                                xxx
                                                                                                                                                Grundlagen
                                                                                                                        Quelle: Projektgruppe
                                                                                                                        „Felix3D-Display“       Projektionssysteme
                                                                                                                                                Bauarten Projekt.-Systeme
                                                                                                                                                Displaysysteme
                                                                                                                                                Autostereosk. Systeme
                                                                                                                                                Volumetr. Displays
                                                                                                                                                Weitere Trends

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 3D-Displaytechnik




Volumetrische Displays
Prinzipielle Technologien
 Multi-Layer
   kompakt
Θ teiltransparent
Θ geringe Auflösung in z-Achse
                                                                                       Schema Multi-Layer-Display (Quelle: Lightspace Technologies


 Projektion auf Nebel, Dampf
  skalierbar
Θ selbst kein Stereo-3D
                                                                                                                                                     xxx:
                                                                                                                                                      Inhalt:
                                                                                                                                                     xxx
                                                                                                                                                     Grundlagen
                                                                                                                                                     Projektionssysteme
                                                                                                                                                     Bauarten Projekt.-Systeme
                                                                                                                                                     Displaysysteme
                                                                                                                                                     Autostereosk. Systeme
                                                                                                           Projektion in Dampf (Quelle: Fogscreen)   Volumetr. Displays
                                                                                                                                                     Weitere Trends

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 3D-Displaytechnik




                                                     Weitere Trends




                                                                                                                                   xxx:
                                                                                                                                    Inhalt:
                                                                                                                                   xxx
                                                                                                                                   Grundlagen
                                                                                                                                   Projektionssysteme
                                                                                                                                   Bauarten Projekt.-Systeme
                                                                                                                                   Displaysysteme
                                                                                                                                   Autostereosk. Systeme
                                                                                                                                   Volumetr. Displays
                                                                                                                                   Weitere Trends

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 3D-Displaytechnik




Transparente OLEDs
    Organic LED Displays
    Entwicklung von Samsung
    Prototyp-Status
    Einsatz für Erweiterte Realität
     (AR), Head Mounted Displays
     (HMD) interessant




                                                                                                                                   xxx:
                                                                Transparentes OLED-Display von Samsung                              Inhalt:
                                                                                                                                   xxx
                                                                                                                                   Grundlagen
                                                                                                                                   Projektionssysteme
                                                                                                                                   Bauarten Projekt.-Systeme
                                                                                                                                   Displaysysteme
                                                                                                                                   Autostereosk. Systeme
                                                                                                                                   Volumetr. Displays
                                                                                                                                   Weitere Trends

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                                                                                                                      Tel.: 58 (0) 711
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    3D-Displaytechnik




HDR Displays
      gleichförmige Hintergrund-                                          sehr starker Effekt vor allem
                                                                             bei monochromen Bildern
       beleuchtung: hellstes Weiß und
       dunkelstes Schwarz heller
      lediglich Verschiebung, nicht
       Verbesserung der Dynamik
      HDR (High Dynamic Range):
       Prototypen seit 2004                                                                                     Hintergrund mit
                                                                                                                Farbunterstützung
      HDR Displays erhöhen
       Helligkeitswerte über
       Hintergrundbeleuchtung
      dabei wird das Display nicht flächen-
                                                                                                                                        xxx:
       deckend mit gleicher Helligkeit von                                                                                               Inhalt:
                                                                                                                                        xxx
                                                                                                                                        Grundlagen
       hinten beleuchtet, sondern partiell                                                                                              Projektionssysteme
       heller und dunkler bestrahlt.                                                                                                    Bauarten Projekt.-Systeme
                                                                                                                                        Displaysysteme
      Kontrastumfang von bis zu 200.000:1                                                       Sim2 HDR 47
                                                                                                                                        Autostereosk. Systeme
                                                                                                                                        Volumetr. Displays
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3D- & Virtual-Reality-Displaytechnik: VDC Whitepaper

  • 1. Whitepaper 3D-Displaytechnik Aktiv-, Passiv-, Autostereo, volumetrische Displays Mai 2011 Virtual Dimension Center (VDC) Auberlenstr. 13 70736 Fellbach www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 2. Whitepaper 3D-Displaytechnik VDC-Technologie-Screening 3D-Displaytechnik  Grundlagen  Stereoskopische Displays  Autostereoskopische Systeme  Volumetrische Displays  Weitere Trends xxx: Inhalt: xxx Grundlagen Projektionssysteme Bauarten Projekt.-Systeme Displaysysteme Autostereosk. Systeme Volumetr. Displays Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 2
  • 3. Whitepaper 3D-Displaytechnik Grundlagen: Begriffe und Motivation  3D-Visualisierung = räumliches Sehen  Bereitstellung von 2, leicht versetzten Perspektiven für den Betrachter  unter Umständen Head Tracking damit:  Gehirn ordnet besser Räumlichkeit zu  Besseres Gefühl für Nahes und Fernes  Aufbau eines gedanklichen, räumlichen xxx: Umgebungsmodells einfacher Inhalt: xxx Grundlagen  Unterstützung bei der 3D-Interaktion Projektionssysteme Bauarten Projekt.-Systeme (für diese muss Raum bekannt sein) Displaysysteme Autostereosk. Systeme Volumetr. Displays Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 3
  • 4. Quelle: Runde, C.: Konzeption und Einführung von Virtueller Realität als Komponente der Digitalen Fabrik in Industrieunternehmen. Zugl.: Stuttgart, Whitepaper Univ., Diss., 2007, IPA-IAO Forschung und Praxis, 3D-Displaytechnik 455. Heimsheim: Jost-Jetter Verlag, 2007 Graphische Tiefenkriterien  Womit rechnet das Gehirn? xxx: Inhalt: xxx Grundlagen Projektionssysteme Bauarten Projekt.-Systeme Displaysysteme Autostereosk. Systeme Volumetr. Displays Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 4
  • 5. Whitepaper 3D-Displaytechnik Grundlagen: Stereo-Lösungen  2 Ansichten werden erzeugt  diese 2 Ansichten sind getrennt zu den beiden Augen zu transportieren  zu beachten: natürlicher Augenabstand (ca. 6,5cm) ermöglicht sinnvolles stereoskopisches Sehen in Entfernung von bis zu 15m  größere Entfernung: Parallaxe erhöhen  Qualitätskriterien u.a.: - optisches Übersprechen (Auge erhält falsches Signal): Ghosting - Helligkeit insgesamt - Schärfe (Tinting) xxx: - Kontrast, Dynamik Inhalt: xxx Grundlagen Projektionssysteme Bauarten Projekt.-Systeme Displaysysteme Autostereosk. Systeme Volumetr. Displays Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 5
  • 6. Whitepaper 3D-Displaytechnik Stereoskopische Displays xxx: Inhalt: xxx Grundlagen Projektionssysteme Bauarten Projekt.-Systeme Displaysysteme Autostereosk. Systeme Volumetr. Displays Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 6
  • 7. Whitepaper 3D-Displaytechnik Passiv-Stereo Displays grundlegende Technologien  Polarisationsfilter-Bildschirme (Lichtwellen-Polarisation, Passiv-Stereo)  Bildspalten oder -zeilen abwechselnd Polarisationsfilterbrille polarisiert leichte Brille kein Sync notwendig kein Flimmern xxx: Θ halbe Auflösung Inhalt: xxx Grundlagen Projektionssysteme Bauarten Projekt.-Systeme Displaysysteme JVC GD-463D10 3D-Monitor Autostereosk. Systeme Volumetr. Displays Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 7
  • 8. Whitepaper 3D-Displaytechnik Planar®-Display  verwendet 2 Bildschirme  Scheibe lässt vorderes Display Polarisationsfilterbrille durch und spiegelt oberes  Auflösung 1920 x 1200x keine Reduktion der Auflösung wg. Stereoskopie dennoch ruhiges Bild xxx: Θ Platzbedarf Inhalt: xxx Grundlagen Θ Preis Testmöglichkeit bei: Projektionssysteme Bauarten Projekt.-Systeme Displaysysteme Autostereosk. Systeme Planar SD2620W-351 Volumetr. Displays Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 8
  • 9. Whitepaper 3D-Displaytechnik Aktiv-Stereo-Displays grundlegende Technologien  Shuttertechnologie (von engl. to shut = schließen, LCD, Aktiv-Stereo) Shutterbrille Nvidia IR Emitter  Display: mind. 120Hz Bildwiederholrate Je nach System sehr geringes Übersprechen Θ Brille schwerer Θ aktive Brille: Stromversorgung Θ Brille polarisiert früher: Röhrenbildschirm Θ meist Emitter für Synchronisation Bild-Brille notwendig xxx: Θ Helligkeitsverlust Inhalt: xxx Grundlagen Θ unter Umständen Flimmern Projektionssysteme Bauarten Projekt.-Systeme Displaysysteme Autostereosk. Systeme heute: DLP, LCD Volumetr. Displays Beispiel: Samsung SyncMaster 2233RZ LCD Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 9
  • 10. Whitepaper 3D-Displaytechnik Aktiv-Stereo: Plasma-Schirme Vergleich Technologien Röhre, LCD, Plasma (Quelle: FZ Jülich)  Lichterzeugung durch Röhre LCD Plasma Phosphoren, die durch + geringe Kosten + geringer Platzbedarf + geringer Platzbedarf + hohe Wiederholrate + geringer Spannungsbedarf + große Bildschirme möglich UV-Strahlung von möglich (vielseitig einsetzbar) + hohe Leuchtkraft, + flexible + geringer Stromverbrauch Kontrastverhältnisse und großes Plasma-Entladungen Parameterwahl + geringes Gewicht Farbspektrum + als Vektorgerät + keine Strahlenemission - hohe Wärmeabgabe angeregt werden einsetzbar - eingeschränkter Blickwinkel - Geräuschentwicklung bei Lüfter- - hoher Platzbedarf - geringe Kontrastverhältnisse Einsatz  Die Entladung geschieht - Magnetfelder - geringe Wiederholrate bzw. - geringe Auflösung erzeugen Störbilder hohe Reaktionszeit - langfristige Abnahme der in zwischen 2 Glasscheiben - Flimmern - Hintergrundbeleuchtung Leuchtkraft und Farbverfälschungen - Einbrennen möglich befindlichen Zellen, die mit Neon, Xenon und evtl. Helium gefüllt sind, nach elektrischer Zündung das Gases zur Änderung des Aggregatzustandes in Plasma xxx: Inhalt:  unterschiedliche Helligkeiten werden xxx Grundlagen durch die Anzahl von Zündungen erreicht Projektionssysteme Bauarten Projekt.-Systeme  Helligkeitssteigerung bei Aktiv-Stereo Displaysysteme Autostereosk. Systeme Schematische Darstellung des Aufbaus eines Plasmabildschirms Volumetr. Displays (Quelle: Wikipedia) Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 10
  • 11. Whitepaper 3D-Displaytechnik Aktiv-Stereo: Plasma-Schirme  Panasonic: 85 Zoll und 103 Zoll 3D-Plasma-Bildschirme im Angebot, 150 Zoll als Prototyp xxx: Testmöglichkeit bei: Inhalt: xxx Grundlagen Projektionssysteme Bauarten Projekt.-Systeme Displaysysteme Autostereosk. Systeme Volumetr. Displays Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 11
  • 12. Whitepaper 3D-Displaytechnik Getrennte Anzeigen je Auge volle Kanaltrennung rechts-links Einbezug Orientierungssinn bei Verwendung von Head Tracking (geistiges räuml. Abbild unterstützt) NVIS Virtual Binokular SV Θ Auflösung meist geringer Θ Gewicht hoch Θ Isolation vorhanden Θ Blickwinkel meist eng xxx: Inhalt: xxx Grundlagen Projektionssysteme Bauarten Projekt.-Systeme Displaysysteme NVIS nVisor SX111 Autostereosk. Systeme Volumetr. Displays Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 12
  • 13. Whitepaper 3D-Displaytechnik Autostereoskopische Systeme xxx: Inhalt: xxx Grundlagen Projektionssysteme Bauarten Projekt.-Systeme Displaysysteme Autostereosk. Systeme Volumetr. Displays Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 13
  • 14. Whitepaper 3D-Displaytechnik Autostereo: Lentikular Tridelity-Schirm grundlegende Technologien  Richtungsmultiplex-Verfahren: Lentikular-Systeme keine Brille notwendig keine Kalibrierung o.ä. Mehrbenutzer-fähig Θ fixe, optimale Sichtbereiche Θ optimale Sichtentfernung xxx: festgelegt Inhalt: xxx Grundlagen Θ spezielle Software Projektionssysteme Bauarten Projekt.-Systeme Θ reduzierte Auflösung Displaysysteme Autostereosk. Systeme Schematische Darstellung des Verfahrens Volumetr. Displays (Quelle: www.3d-forums.com) Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 14
  • 15. Whitepaper 3D-Displaytechnik Autostereo: Parallaxbarriere See-Real-Schirm grundlegende Technologien  Richtungsmultiplex-Verfahren: Parallax-Barriere-Systeme Samsung SCH B710 keine Brille notwendig optimale Sichtposition wird dynamisch angepasst (Gesichtserkennung) Θ Single-User-System xxx: Θ reduzierte Auflösung Inhalt: xxx Grundlagen Projektionssysteme Bauarten Projekt.-Systeme Displaysysteme Autostereosk. Systeme Schematische Darstellung des Verfahrens Volumetr. Displays (Quelle: www.3d-forums.com) Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 15
  • 16. Whitepaper 3D-Displaytechnik Autostereo: Holographie grundlegende Technologien  Richtungsmultiplex-Verfahren: Elektro-Holographie  Die Signalwelle des Objekts wird Schreiben eines Hologramms (Quelle: Holographie in Wissenschaft und Technik Lesen eines Hologramms (Quelle: Holographie in Wissenschaft und Technik Karsten Buse, Elisabeth Soergel) Karsten Buse, Elisabeth Soergel) mit einer kohärenten Referenz- welle überlagert. Das daraus Quelle: Slinger, C.; Cameron, C.; Stanley, M.: entstandene Interferenzmuster Computer-Generated Holography as a Generic Display Technology. In: wird aufgezeichnet. IEEE Computer 38 (2005), Nr. 8, S. 46-53  Beleuchtung mit der Referenzwelle rekonstruiert xxx: durch Beugung die Signalwelle. Inhalt: xxx Grundlagen Projektionssysteme Bauarten Projekt.-Systeme HoloVizio 720RC (Quelle: Displaysysteme http://www.holografika.com) Autostereosk. Systeme Volumetr. Displays Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 16
  • 17. Whitepaper 3D-Displaytechnik Volumetrische Displays xxx: Inhalt: xxx Grundlagen Projektionssysteme Bauarten Projekt.-Systeme Displaysysteme Autostereosk. Systeme Volumetr. Displays Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 17
  • 18. Whitepaper 3D-Displaytechnik Volumetrische Displays Pure Depth 12.1 RGB BLU  Darstellung von Computergraphik im 3D-Raum, nicht mehr auf der Fläche keine Brille notwendig Tiefenkriterium Bewegungsparallaxe ohne Tracking Tiefenkriterium Akkomodation Mehrbenutzer-fähig z.T. skalierbar Θ fast immer teiltransparent xxx: Inhalt: xxx Θ Beschränkung Farbwiedergabe Grundlagen Projektionssysteme Θ geringe Auflösung Bauarten Projekt.-Systeme Displaysysteme Θ weitere Nachteile je nach Systemtyp Autostereosk. Systeme Volumetr. Displays Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 18
  • 19. Whitepaper 3D-Displaytechnik Volumetrische Displays Foto: Projektgruppe „Felix3D-Display“ Prinzipielle Technologien  Laserprojektion auf rotierende Ebene kompakt, mobil Θ aufwändig, Farbwiedergabe  LED-Voxel LED Voxel Display (Quelle: David Wyatt) kompakt, billig Θ Auflösung, Bildqualität  Fluoreszenz-Anregung im Festkörper xxx: (in Forschung) Schema SolidFelix Inhalt: xxx Grundlagen Quelle: Projektgruppe „Felix3D-Display“ Projektionssysteme Bauarten Projekt.-Systeme Displaysysteme Autostereosk. Systeme Volumetr. Displays Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 19
  • 20. Whitepaper 3D-Displaytechnik Volumetrische Displays Prinzipielle Technologien  Multi-Layer kompakt Θ teiltransparent Θ geringe Auflösung in z-Achse Schema Multi-Layer-Display (Quelle: Lightspace Technologies  Projektion auf Nebel, Dampf skalierbar Θ selbst kein Stereo-3D xxx: Inhalt: xxx Grundlagen Projektionssysteme Bauarten Projekt.-Systeme Displaysysteme Autostereosk. Systeme Projektion in Dampf (Quelle: Fogscreen) Volumetr. Displays Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 20
  • 21. Whitepaper 3D-Displaytechnik Weitere Trends xxx: Inhalt: xxx Grundlagen Projektionssysteme Bauarten Projekt.-Systeme Displaysysteme Autostereosk. Systeme Volumetr. Displays Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 21
  • 22. Whitepaper 3D-Displaytechnik Transparente OLEDs  Organic LED Displays  Entwicklung von Samsung  Prototyp-Status  Einsatz für Erweiterte Realität (AR), Head Mounted Displays (HMD) interessant xxx: Transparentes OLED-Display von Samsung Inhalt: xxx Grundlagen Projektionssysteme Bauarten Projekt.-Systeme Displaysysteme Autostereosk. Systeme Volumetr. Displays Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 22
  • 23. Whitepaper 3D-Displaytechnik HDR Displays  gleichförmige Hintergrund- sehr starker Effekt vor allem bei monochromen Bildern beleuchtung: hellstes Weiß und dunkelstes Schwarz heller  lediglich Verschiebung, nicht Verbesserung der Dynamik  HDR (High Dynamic Range): Prototypen seit 2004 Hintergrund mit Farbunterstützung  HDR Displays erhöhen Helligkeitswerte über Hintergrundbeleuchtung  dabei wird das Display nicht flächen- xxx: deckend mit gleicher Helligkeit von Inhalt: xxx Grundlagen hinten beleuchtet, sondern partiell Projektionssysteme heller und dunkler bestrahlt. Bauarten Projekt.-Systeme Displaysysteme  Kontrastumfang von bis zu 200.000:1 Sim2 HDR 47 Autostereosk. Systeme Volumetr. Displays Weitere Trends www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711+49 53 09-0 58 53 09-0 Tel.: 58 (0) 711 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 23
  • 24. Das Themengebiet interessiert Sie und Sie suchen nach Umsetzungspartnern? Sprechen Sie mit uns. VDC. xxx: xxx Inhalt: Netzwerk für Virtual Engineering. Planung Schulung Virtual Dimension Center (VDC) Inbetriebnahme Auberlenstr. 13 Prozessunterstützung 70736 Fellbach Visual Analytics info@vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de www.vdc-fellbach.de(0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 24