Ein interaktives Tabletop-Spiel auf Basis von Arduino und Virtools

113 Pages·2007·5.46 MB·German

Ein interaktives Tabletop-Spiel auf
Basis von Arduino und Virtools
Jakob F. Leitner
DIPLOMARBEIT
05/1/0305/016
eingereicht am
Fachhochschul-Masterstudiengang
Digitale Medien
in Hagenberg
im September 2007
(cid:13)c Copyright 2007 Jakob F. Leitner
Alle Rechte vorbehalten
ii
Erkl¨arung
Hiermit erkl¨are ich an Eides statt, dass ich die vorliegende Arbeit selbst-
st¨andig und ohne fremde Hilfe verfasst, andere als die angegebenen Quellen
und Hilfsmittel nicht benutzt und die aus anderen Quellen entnommenen
Stellen als solche gekennzeichnet habe.
Hagenberg, am 5. September 2007
Jakob F. Leitner
iii
Inhaltsverzeichnis
Erkl¨arung iii
Vorwort vii
Kurzfassung viii
Abstract ix
1 Einleitung 1
1.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Interaktivit¨at . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 Gliederung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 Verwandte Arbeiten 7
2.1 Tabletop Plattformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.1 DiamondTouch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.2 TARBoard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.3 TViews . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.4 Entertaible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1.5 STARS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1.6 reacTIVision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 Tabletop Applikationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2.1 False Prophets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2.2 TViews Table Role-Playing Game . . . . . . . . . . . 10
2.2.3 KnightMage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.4 Hunting the Snark . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.5 Read-It . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.6 CarettaKids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.7 Weathergods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.8 monkeyBridge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.9 playAnywhere. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.10 Augmented Coliseum . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
iv
INHALTSVERZEICHNIS v
3 Konzept 14
3.1 Idee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.2 Vorbilder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.2.1 The Incredible Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.2.2 Domino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.3 Spieldesign . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.4 Interaktionsdesign . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.4.1 Interaktion mit dem Spieler . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.4.2 Die Interaktion mit physischen Spielkomponenten . . 22
4 Technologische Grundlagen 24
4.1 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.1.1 Virtools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.1.2 vvvv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.2 Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.2.1 Anoto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.2.2 Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5 Implementierung 34
5.1 Spielprinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5.2 Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.2.1 Tisch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.2.2 Anoto Menu¨s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.2.3 Arduino-Sensorbox . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.2.4 Comino-Portale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
5.3 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.3.1 Kommunikation mit Arduino . . . . . . . . . . . . . . 50
5.3.2 Kommunikation in vvvv . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.3.3 Kommunikation in C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.3.4 Kommunikation in Virtools . . . . . . . . . . . . . . . 57
5.4 Umsetzung in Virtools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.4.1 Erste Schritte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.4.2 Interaktionstechniken . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5.4.3 3D-Modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
5.4.4 Arduino-Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.4.5 Anoto-Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.4.6 Level Organisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
5.4.7 Integration der Hilfe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
5.4.8 Unabh¨angige Virtools-Applikation . . . . . . . . . . . 75
5.5 Leveldesign . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
5.5.1 Level 1: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
5.5.2 Level 2: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
5.5.3 Level 3: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
5.6 Interaktionsdesign . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
INHALTSVERZEICHNIS vi
5.6.1 Aufstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
5.6.2 L¨oschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
5.6.3 Umstoßen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
5.6.4 Verschieben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
6 Diskussion 84
6.1 Eingabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
6.1.1 Stiftinteraktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
6.1.2 Anoto Menu¨s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
6.2 Spiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
6.2.1 Interaktionsdesign . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
6.2.2 Leveldesign . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
6.2.3 Spielziel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
6.3 Ausgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
6.3.1 Grafische Ausgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
6.3.2 Kameraperspektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
6.3.3 Comino-Portale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
6.3.4 Audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
7 Schlussfolgerungen 91
7.1 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
7.2 Erreichte Ziele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
7.3 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
A Inhalt der CD-ROM 96
A.1 Diplomarbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
A.2 U¨bersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
A.3 Comino-Applikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
A.4 Comino-Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
A.5 Maya Dateien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
A.6 Virtools Dateien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
A.7 Visual Studio Dateien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
A.8 vvvv Dateien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
A.9 Bilder und Grafiken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
A.10Referenzmaterial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Literaturverzeichnis 99
Vorwort
Diese Arbeit ist meinen Eltern gewidmet, die mich in all meinem bisherigen
Tun unterstu¨tzt haben und denen ich vieles im Leben verdanke. Ein Dank
auch an Geschwister und Freunde, die mich in meiner Arbeit und im Leben
begleiten und inspirieren und ein großes Danke an meine Freundin fu¨r ihre
Geduld und Zuneigung, die sie mir auch in arbeitsreichen Zeiten entgegen-
bringt. Zu guter Letzt auch ein herzliches Dankesch¨on an meinen Betreuer,
dem ich viele Erfolge in meinem Studium verdanke und dessen unersch¨opfli-
che Motivation nicht nur fu¨r mich eine konstante Quelle neuer Inspirationen
und Interessen ist.
vii
Kurzfassung
Durch die Entwicklung von Tabletop-Systemen, die herk¨ommliche Tische zu
interaktiveArbeitsfl¨achenumfunktionieren,istauchfu¨rComputerspieleeine
neue Plattform entstanden. Die M¨oglichkeiten und Grenzen der Plattform
stellen eine Herausforderung an das Design von Spielen, die das Potential
derSystemeausnu¨tzenwollen.SowohlSpielkonzeptalsauchSpielinteraktion
sind an die Rahmenbedingungen eines neuen Mediums anzupassen, dessen
M¨oglichkeiten durch die raschen technologischen Entwicklungen im Bereich
von Tabletop-Systemen und physischen Interfaces noch nicht einmal ausge-
lotet sind.
Die Diplomschrift befasst sich mit relevanten Teilbereichen der Themen-
gebiete Tabletop-Games, Physical-Computing und Interface-Design. Sie gibt
Einblick in den aktuellen Entwicklungstand der verschiedenen Themen und
fasst eigene Forschungsergebnisse am Beispiel des Tabletop-Spiels Comino
zusammen. In der Arbeit werden Grenzen fu¨r Tabletop-Spiele aufgezeigt
und es wird versucht, durch die Dokumentation des umgesetzten Spieles
die Grenzen etwas weiter zu stecken. Bestehende Spiele und Technologien
werden als Ausgangspunkt fu¨r die Schilderung eigener Entwicklungen her-
angezogen. Die Arbeit dokumentiert den gesamten Entstehungsprozess des
Tabletop-SpielsComino,dasdasSpielmitvirtuellenundrealenSpielelemen-
tenaufeinerTabletop-Plattformvereint.DabeiwerdensowohlneuartigeIn-
teraktionstechniken fu¨r die simultane Benutzung durch mehrere Spieler als
auch Techniken fu¨r das Zusammenspiel von physischen und virtuellen Spiel-
komponenten beschrieben. Die Arbeit umfasst sowohl die konzeptionellen
Teilbereiche der Entwicklung der ben¨otigten Schnittstellen als auch die Be-
schreibung der praktischen Umsetzung in Soft- und Hardware. Des weiteren
finden sich auch eine Diskussion der Ergebnisse basierend auf Spielerkom-
mentaren und ein theoretischer Ausblick fu¨r zuku¨nftige Entwicklungen in
der Arbeit.
viii
Abstract
Surface Computing has turned normal tables into interactive workspaces.
Embedded display technology allows users to show multimedia content on
various surfaces. These advancements in technology have also created a new
platform for computer-games. Developers of such games face new challenges
and have to consider the affordances of tabletops in order to take full advan-
tage of the platform. Both game-concept and game-interaction have to be
adapted to fit the users’requirements . The possibilities are growing rapidly
as technology becomes more available and the limits of tabletop-systems
haven’t been reached yet.
The focus of this thesis is the overlapping area of three research topics:
tabletop-games, physical computing and interface design. It gives a brief in-
troduction to the different topics and summarizes the work on the tabletop-
game comino. This thesis presents recent research in the field of tabletop-
applications and tabletop-platforms, followed by the description and discus-
sion of the implemented tabletop-game Comino. Comino is a tabletop game
which combines both virtual and real game elements in a new way. Both
custom hardware and software components were implemented for this game
to enable new ways of multi-user interaction and interaction between the
virtual and the physical world. In this thesis the development process of
the game is presented, including game concept, interface-design, level design
and discussion of user feedback on the game. Finally, we conclude with an
overview over possible future development of similar tabletop games.
ix
Kapitel 1
Einleitung
1.1 Motivation
Games are played for no other reason than for the experience of
playing them - unlike a software application, in which the expe-
rience or enjoyment of the user is a by-product. If the experience
of the interface is not pleasing, players will walk away.
Peter Hall, The Principals of Play [13]
Entwicklungen auf dem Spielkonsolenmarkt zeigen, dass neuartige Ein-
gabemedienalsKaufanreizmindestensgleichbedeutendmitgrafischenNeue-
rungen sind. Nintendos1 letzter Beitrag zum Konsolenmarkt, die Nintendo-
Wii2, hat sich mit ihren anders gestalteten Kontrollern trotz der geringe-
ren Rechenleistung und Grafikaufl¨osung gegenu¨ber den Konkurrenten auf
dem Markt behaupten k¨onnen [35]. Die neuartigen Wii-Kontroller erlauben
es, auf originelle Art und Weise mit Spielen zu interagieren und nehmen
Abstand vom einfachen Dru¨cken von Kn¨opfen. Abbildung 1.1 zeigt bereits
erh¨altliche und angeku¨ndigte Eingabeger¨ate der Nintendo-Konsole.
Eine Tatsache, die bei Nintendos Wii-Kontroller jedoch oft u¨bersehen
wird, ist die, dass er auch als Ausgabeger¨at dient. Neben der bereits in vie-
len Gamepads und Joysticks u¨blichen Rumble-Funktion3 ist im Kontroller
auch ein kleiner Lautsprecher integriert. So k¨onnen zus¨atzliche Ger¨ausche
wiedergeben werden, die direkt beim Spieler passieren, wie das Surren ei-
ner Bogensehne oder das Ger¨ausch beim Ausblasen einer Kerze. Dies erh¨oht
die atmosph¨arische Dichte des Spiels. Solche Neuerungen auf dem Markt
der Ausgabeger¨ate versuchen das Erleben von Videospielen mit zus¨atzlichen
Sinneseindru¨ckenzubereichern.EininnovativesBeispielistdasvonPhilips4
1http://www.nintendo.com/home
2http://wii.nintendo.com/
3Vibrieren des Kontrollers, dass von der Applikation aus gesteuert werden kann.
4http://www.philips.com/global/index.page
1