1. Titel:
A
Mul+-­‐User
Augmented
Applica+on
Naam:
Bart
Gerard
Begeleider:
Sten
Govaerts
Promotor:
prof.
Erik
Duval
Blog:
hDp://bartgerard.wordpress.com/
Situering & Probleemstelling
Individualisering is een tendens kenmerkend voor de 20ste eeuw waarin het individu een
centrale plaats krijgt in de samenleving. De laatste decennia wordt deze trend ook
doorgezet in de technologische sector: Waar vroeger één toestel door een hele groep
mensen werd gebruikt, zal nu één enkele gebruiker meerdere toestellen hanteren.
Recentere technologieën zoals tabletops proberen opnieuw meerdere gebruikers rond
eenzelfde toestel te verzamelen. Een andere aanpak die ik in deze thesis zal
beschouwen, is het samenbrengen van een aantal geïndividualiseerde toestellen in een
gemeenschappelijke toepassing. De bedoeling is om opnieuw mensen fysiek bij elkaar te
brengen. Dit kan op twee manieren:
In een eerste optie houden we rekening met individualisering en voorzien we voor alle
gebruikers persoonlijk aangepaste applicaties die een meerwaarde bieden voor die
gebruikers tijdens een gemeenschappelijke activiteit. Een tweede optie bestaat erin een
sociale constructie te voorzien waarin de verschillende gebruikers zich tijdelijk bij een
reeks regels neerleggen en een gemeenschappelijk doel proberen te bereiken.
Om de kloof met de realiteit te verkleinen, is gekozen om rond het medium van augmented
reality te werken. De toegevoegde waarnemingen zijn louter bedoeld als bindmiddel om
mensen samen te brengen. De band met de werkelijkheid en medegebruikers mag niet
verloren gaan door de applicatie. Dit betekent echter niet dat de applicatie niet
onderdompelend (immersive) zou mogen zijn.
Voor deze thesis zijn drie scenario’s uitgewerkt, waarvan één enkele effectief
geïmplementeerd zal worden. De drie mogelijkheden zijn alternate reality games,
augmented tours en augmented boardgames.
Het eerste scenario probeert verschillende vormen van augmented realities te laten
communiceren in een zoektocht waar de verschillende gebruikers moeten samenwerken
om te een spel te voltooien.
Het tweede scenario brengt gebruikers samen tijdens een wandelactiviteit of een
museumbezoek. Afhankelijk van de leeftijd van de gebruikers, zal de applicatie andere
stromen van informatie tonen. Voor jongere leeftijden worden meer speelse applicaties
voorzien. De moeilijkheid bestaat erin deze aparte applicaties toch met elkaar te laten
communiceren en de gebruikers samen te laten werken.
Het laatste scenario bestaat erin om een digitale variant van een gezelschapsspel te
maken. De digitale ervaring zou natuurlijk een gewone bordspel ervaring moeten
overstijgen, anders kunnen de gebruikers even goed op een traditionele manier
gezelschapsspelen spelen.

2. Doelstellingen
De doelstellingen variëren naargelang het gekozen scenario. Toch hebben de drie
scenario’s enkele gemeenschappelijke doelstellingen:
• De uiteindelijke applicatie dient gebruikers samen te brengen op een ongedwongen
manier. Dit betekent dat de gebruikers de applicatie als aangenaam dienen te ervaren
en graag willen gebruiken.
• De applicatie moet uitbreidbaar zijn. Het zou mogelijk moeten zijn om nieuwe
zoektochten, routes of gezelschapsspelen toe te voegen.
• De ervaring moet onderdompelend zijn, maar de gebruiker mag geen grip verliezen met
de werkelijkheid. In het geval van een wandeltocht willen we dat wanneer een gebruiker
zich op de openbare weg begeeft, hij zich daarvan bewust is.
• De gebruikers moeten de applicatie meermaals willen gebruiken. Uitbreidbaarheid kan
hierbij dienen om extra content toe te voegen. Zonder de extra content zou de
applicatie voldoende uitdagend moeten blijven. Gamification kan hierbij helpen door
gebruikers te laten dingen achter bijvoorbeeld de hoogste score of andere beloningen.
• De applicatie mag een innovatieve interface hebben, maar moet toch ook eenvoudig in
gebruik te nemen zijn. Bij een innovatieve interface denk ik aan tangible interfaces en
gestures.
Bij de eerste twee scenario’s hoort ook nog volgende doelstelling:
• De applicatie moet een sociale dynamiek op gang brengen. Het zou niet mogen dat
gebruikers eenzelfde activiteit beleven zonder interactie met de medegebruikers.
Indien gekozen wordt voor het laatste scenario, kunnen volgende doelstellingen
toegevoegd worden:
• Het digitale bordspel moet beter zijn dan het echte spel. Indien gebruikers de digitale
variant verkiezen boven de traditionele versie, is deze doelstelling gehaald.
• Mogelijk kan de digitale variant een ingebouwde speluitleg hebben. Deze speluitleg
moet vlugger gegeven kunnen worden dan dat nieuwe gebruikers de regels zouden
kunnen lezen. De uitleg zou ook minstens even duidelijk en volledig moeten zijn dan
wanneer deze uitleg door een ervaren speler wordt gegeven of wanneer de regels
voorgelezen zouden worden.
• De applicatie zou automatisch de spelregels moeten checken zodat het onmogelijk
wordt om vals te spelen of om accidentele fouten te maken. Omdat het spel zo dicht
mogelijk zou moeten aansluiten bij een echt gezelschapsspel, zou de mogelijkheid
moeten bestaan om eigen huisregels toe te voegen. Deze regels moeten wel aan het
begin van het spel worden toegevoegd en moeten ook duidelijk gemaakt worden aan
iedereen.

3. Geleverd werk & Resultaten
Tot hiertoe ben ik voornamelijk bezig geweest met de literatuurstudie. Daarnaast heb ik
eerder vermelde scenario’s verder uitgewerkt en gezocht naar bestaande applicaties.
Binnen de literatuurstudie ben ik gelijktijdig op zoek gegaan naar enerzijds een goede
definitie van augmented reality en anderzijds een taxonomie waarin de verschillende
varianten ondergebracht kunnen worden.
De initiële zoektocht gaf voornamelijk definities die beperkt waren tot één of drie zintuigen.
Later vond ik de definitie van Milgram die mij momenteel het meest omsluitend lijkt.
Milgram beschrijft augmented reality als “Augmenting natural feedback to the operator with
simulated cues.” Ik wil hier aan toevoegen dat minstens één van de inputs van een
augmented reality systeem ook zelf zintuiglijk waarneembaar moet zijn. Het is discutabel
of deze clause al verweven zit in de woorden “natural feedback”. Augmented reality kan
dus niet alleen een keyboard als input hebben. De input van een device als Skinput kan
daarentegen wel zintuiglijk waargenomen worden en kan binnen deze definitie wel als een
enkele vorm van input worden gebruikt.
Zoals eerder vermeld heb ik gezocht naar een taxonomie. Een volledige taxonomie bleek
echter te ontbreken en bijgevolg heb ik een eigen taxonomie opgesteld en onderbouwd
met de gelezen papers.
Figuur 1 - Taxonomie voor AR input
Voor een eerste opdeling wordt gekeken naar wat de trigger is voor de input of welk
zintuig geprikkeld wordt door de output. Daarna volgt een opdeling volgens de relatie
tussen het device en de gebruiker. De gebruiker kan het device dragen in de hand
(handheld). Bij deze vorm is augmented reality niet altijd aanwezig. De gebruiker dient het
toestel op een bepaalde manier vast te houden om additionele waarnemingen te ervaren.
Deze vorm verschilt van andere draagbare (wearable) devices omdat daar de gebruiker
continu in de AR wereld vertoeft. Bij de ruimtelijke (spatial) vorm draagt de gebruiker

4. helemaal geen devices, maar zullen devices in zijn direct omgeving reageren op zijn
acties. De derde opdeling plaats specifieke toestellen bij voorgaande categorieën. De
vierde opdeling beschrijft welke vorm van informatie gebruikt wordt als in- of output. De
laatste kolom bevat bij input welke informatie gehaald kan worden uit de input. Bij output
bevat deze kolom de informatie die toegevoegd kan worden aan de werkelijkheid.
Figuur 2 - Taxonomie voor AR output
Op donderdag 3 november werd gekozen om het scenario rond bordspelen verder uit te
werken. Naast mijn persoonlijke voorkeur, denk ik met dit scenario een betere toegang te
hebben tot een testpubliek. Het scenario is ook minder leeftijd gebonden. Daarnaast denk
ik een meer indringende ervaring aan te kunnen bieden met dit scenario. De belangrijkste
reden achter mijn keuze, zijn de mogelijkheden. Bij de eerste twee scenario’s ben ik
beperkt tot handheld devices of head mounted displays, terwijl dit laatste scenario alle
richtingen uit kan. Meerdere vormen met elkaar te mengen en tangible user interfaces
behoren tot de opties.

5. Planning
In deze nieuwe planning begin ik al eerder aan het schrijven van de thesis, dit zodat ik niet
alleen maar in de laatste maand zou schrijven. Verder is nog een puntje “bedenk
testroutine” toegevoegd waar ik zal nadenken over de manier van testen/evalueren. De
rest van de planning is ongewijzigd gebleven.
Week Deadlines
Wanner? Wat? Wanneer? Wat?
26-sep.-2011 Literatuur 30-sep.-2011 info sessie (12u30, 05.001)
3-okt.-2011 Literatuur
10-okt.-2011 Literatuur
17-okt.-2011 Literatuur
24-okt.-2011 Literatuur
31-okt.-2011 Verslag schrijven 4-nov.-2011 1ste tussentijds verslag
7-nov.-2011 Ontwerp (werk geselecteerde case uit)
14-nov.-2011 Ontwerp (maak papieren prototype 1)
21-nov.-2011 Ontwerp (test papieren prototype 1)
28-nov.-2011 Ontwerp (evalueer papieren prototype 1 + maak papieren prototype 2)
5-dec.-2011 Ontwerp (test papieren prototype 2)
12-dec.-2011 Ontwerp (evalueer papieren prototype 2)
19-dec.-2011 Presentatie voorbereiden ??? 1ste tussentijdse presentatie
26-dec.-2011 Implementatie + Schrijf thesis
2-jan.-2012 Implementatie
9-jan.-2012 Implementatie
16-jan.-2012 Implementatie + Examens
23-jan.-2012 Implementatie + Examens
30-jan.-2012 Implementatie + Examens + Schrijf artikel
6-feb.-2012 // Kleine onderbreking
13-feb.-2012 Schrijf artikel
20-feb.-2012 Schrijf artikel 24-feb.-2012 Wetenschappelijk artikel
27-feb.-2012 Bedenk testroutine (vragen, opstelling, ...)
5-mrt.-2012 Test applicatie
12-mrt.-2012 Evalueer applicatie
19-mrt.-2012 Verslag schrijven + Presentatie voorbereiden
26-mrt.-2012 Verslag schrijven + Presentatie voorbereiden 30-mrt.-2012 2de tussentijds verslag/presentatie
2-apr.-2012 Schrijf thesis
9-apr.-2012 // Kleine onderbreking 7/04-14/04
16-apr.-2012 Pas applicatie aan
23-apr.-2012 Maak poster 27-apr.-2012 Poster
30-apr.-2012 Test applicatie
7-mei-2012 Evalueer applicatie + Schrijf thesis
14-mei-2012 Schrijf thesis 18-mei-2012 Vervolledig ontwerp van thesis
21-mei-2012 Vervolledig thesis
28-mei-2012 Vervolledig thesis
4-jun.-2012 Vervolledig thesis + Examens 8-jun.-2012 D-day (Deadline thesis)
11-jun.-2012 Finale presentatie + Examens
18-jun.-2012 Finale presentatie + Examens
25-jun.-2012 Finale presentatie + Examens ??? Finale presentatie en verdediging
Legende: Literatuur / Verslag + Presentatie / Papieren prototype / Implementatie / Evaluatie + Adaptatie /
Artikel / Poster / Thesis tekst / Exames + Onderbrekingen

6. Belangrijkste moeilijkheden
De belangrijkste moeilijkheid bestond erin een goed sluitende definitie te vinden voor
augmented reality. De meeste definities zien enkel zicht als een vorm van augmented
reality, terwijl recent meer exotische vormen de kop opsteken.
Het opstellen van een taxonomie was ook niet altijd even eenvoudig. Meeste papers
hebben een eigen terminologie van andere papers verschillende terminologie. Een laatste
voorbeeld hiervan zijn graspable en tangible user interfaces die beide hetzelfde
beschrijven. Ook is het eenvoudiger om papers rond zicht in een AR context te vinden dan
papers over smaak.
Dit werk verdient..
... een 14? Ik heb gedaan wat ik kon doen zonder andere vakken te verwaarlozen. Ik heb
al veel gelezen, maar nog niet alles is even goed verwerkt. Ik denk aan papers over het
verschil tussen augmented reality en augmented virtuality. Het probleem hierbij is dat
grenzen of definities vaak troebel zijn. Vooraleer ik daar dieper op in ga, zou ik mij graag
meer inlezen rondom deze grenzen en definities.

7. Bijlage 1: Statistieken
# blogposts 13
# comments op andere blogs 6
# tweets omtrent thesis 15
Tabel 1 - Enkele statistieken rond internet activiteit voor thesis
Literatuur 82u 25m
Verslag 15u 0m
Meeting 1u 55m
Bloggen, commenten, tweeten 8u 10m
Logistiek 1u 0m
Totaal 108u 30m
Tabel 2 - Uren gewerkt aan thesis
Bijlage 2: Bestudeerde literatuur & gerelateerd werk
Read
[1] D. Wagner, T. Pintaric, F. Ledermann, and D. Schmalstieg, “Towards Massively Multi-User
Augmented Reality on Handheld Devices,” Communication.
[2] D. Schmalstieg and D. Wagner, “A HANDHELD AUGMENTED REALITY MUSEUM
GUIDE,” Computing, pp. 295-296, 2005.
[3] H. Kato and M. Billinghurst, “Marker tracking and HMD calibration for a video-based
augmented reality conferencing system,” Proceedings 2nd IEEE and ACM International
Workshop on Augmented Reality (IWAR’99), pp. 85-94.
[4] W. Broll, E. Meier, and T. Schardt, “The virtual round table - a collaborative augmented multi-
user environment,” Proceedings of the third international conference on Collaborative
virtual environments - CVE ’00, no. Cve, pp. 39-45, 2000.
[5] H. Kaufmann and M. Csisinko, “Multiple Head Mounted Displays in Virtual and Augmented
Reality Applications,” International Journal, vol. 5, no. 3, pp. 1-8, 2006.
[6] A. Butz, C. Beshers and S. Feiner, “Of Vampire Mirrors and Privacy Lamps : Privacy
Management in Multi-User Augmented Environments,” 1998.
[7] T. Narumi, S. Nishizaka, and T. Kajinami, “Augmented Reality Flavors : Gustatory Display
Based on Edible Marker and Cross-Modal Interaction,” System, pp. 93-102, 2011.
[8] G. Bianchi, “High Precision Augmented Reality Haptics,” Simulation.
[9] C. J. D. Boer and M. H. Lamers, “Electronic Augmentation of Traditional Board Games,”
October.

8. [10] N. Whitton, “Motivation in alternate reality gaming environments and implications for
learning,” Quest.
[11] C. T. Tan and D. Soh, “AUGMENTED REALITY GAMES : A REVIEW,” Computer, 2010.
[12] N. Whitton, “Alternate reality games for developing student autonomy and peer learning
Nicola Whitton Manchester Metropolitan University,” pp. 1-9, 2006.
[13] Y. Rogers, “Moving on from Weiser's Vision of Calm Computing: engaging UbiComp
experiences,” 2006.
[14] J.-dominique Gascuel, A. Laboratoire, G. Imag, I. Rhone-alpes, and R. Grasset, “Réalité
Augmentée et environnement collaboratif : Un tour d ’ horizon.”
[15] Y. Nakazato, M. Kanbara, and N. Yokoya, “Using Invisible Visual Markers and an IR Camera,”
Wearable Computers.
[16] L. Bonanni, C.-hsun Lee, R. Gens, and T. Selker, “Augmented Reality Kitchen : Task-Specific
Projection in a Multi-User Work Environment,” October.
[17] A. Benzina et al., “Phone-Based Motion Control in VR - Analysis of Degrees of Freedom,”
Interfaces, pp. 1519-1524, 2011.
[18] M. Diaz, M. Alencastre-Miranda, L. Munoz-Gomez, and I. Rudomin, “Multi-User Networked
Interactive Augmented Reality Card Game,” 2006 International Conference on
Cyberworlds, pp. 177-182, 2006.
[19] P. Konopatzky, L. Markus, S. Reißig, and J. Sch, “xChase : A Location-Based Multi-User
Pervasive Game Using a Lightweight Tracking Framework,” 2008.
[20] E. H. Chi, M. Gumbrecht, and L. Hong, “Visual Foraging of Highlighted Text : An Eye-
Tracking Study,” pp. 589-598, 2007.
[21] C. Harrison and A. D. Wilson, “OmniTouch : Wearable Multitouch Interaction Everywhere,”
Human Factors, 2011.
[22] H. Nakamura, “Augmented Gustation using Electricity,” Computing Systems, 2011.
Skimmed
[23] M. Adam, “Alternate Reality Games White Paper,” 2006.
[24] M. Hirzer, “Marker Detection for Augmented Reality Applications,” Image (Rochester, N.Y.),
2008.
[25] K. Tateno, I. Kitahara, and Y. Ohta, “A Nested Marker for Augmented Reality,” 2007 IEEE
Virtual Reality Conference, pp. 259-262, 2007.
[26] M. Rohs, “Marker-Based Embodied Interaction for Handheld Augmented Reality Games
Marker-Based Embodied Interac-,” Virtual Reality, vol. 4, no. 5, 2007.
[27] F. G. Hamza-lup, L. Davis, C. Hughes, and J. P. Rolland, “Marker Mapping Techniques for
Augmented Reality Visualization,” Instrumentation, pp. 2-6.