[ab/tm] … Is this just fantasy? (Sorry für den Ohrwurm! 😉 ) Augmented Reality, Mixed Reality und Virtual Reality – jeder redet darüber. Aber was ist das eigentlich genau? Was sind deren Eigenschaften und worin unterscheiden sie sich? Wir möchten euch einen kleinen Einblick in diese „unwirkliche“ Welt geben.

Augmented Reality (AR)

Das bedeuted so viel wie erweiterte Realität. Das heißt, wir sehen unsere aktuelle Umgebung und erweitern diese durch virtuelle Objekte. Wie geht das? Wir nehmen ein Smartphone, starten eine AR-Applikation und betrachten unsere Umgebung durch die Kamera des Smartphones. Die Software greift nun auf die Kamera des Geräts zurück und sucht in der betrachteten Umgebung nach einem Marker. Sie scannt also die Umgebung ab und sucht ein Bildelement, welches sie wiedererkennt. Hat sie diesen Marker erkannt, platziert sie genau an der Stelle ein virtuelles 3D-Objekt in den Raum (ähnlich wie beim Tracking).

Ist unser Marker beispielsweise das Zeitschriftencover auf einem Tisch, steht das virtuelle Objekt nun z. B. darauf. Wir können drumherumgehen und das Objekt ändert seine Perspektive. Verlieren wir den Marker, verschwindet das virtuelle 3D-Objekt wieder.

Mit Hilfe dieser Technik, können wir unsere Umgebung durch Informationen erweitern. Auf einer Messe oder Ausstellung können uns beim Betrachten der Objekte durch die Kamera eines Tablets, beispielsweise Informationen zum jeweiligen Objekt angezeigt werden. Während einer Fußball-Übertragung im Fernsehen können uns Hilfslinien für ein Abseits dargestellt werden. Und beim Bedienen unserer neuen Kaffeemaschine kann uns Augmented Reality Hinweise zu den neuen unbekannten Bedienelementen geben. Praktisch!

Das wohl bekannteste Beispiel für Augmented Reality im Alltag lieferte das Softwareunternehmen Niantic im Sommer 2016: Pokémon Go. Fing man die kleinen virtuellen Wesen zunächst noch mithilfe einer Smartphone App, werden aktuell schon Versionen getestet, in denen man alles mit einer AR-Brille direkt vor Augen hat:

Mixed Reality (MR)

Mixed Reality ist eine Form der Augmented Reality. Die reale Umgebung bleibt auch hier sichtbar und wir erweitern sie durch virtuelle 3D-Elemente. Aber: MR ist wesentlich leistungsstärker und umfangreicher.

Die HoloLens von Microsoft zum Beispiel ist eine MR-Brille. Als eigenständiger kleiner Computer kommt sie ohne Smartphone oder externen Computer aus. Mithilfe diverser Sensoren scannt sie die reale Umgebung samt Objekten und Personen um sich herum. Sie erkennt Objekte wieder, wenn sie vorher mit den entsprechenden CAD-Daten „gefüttert“ worden ist. Nach dem Scan werden dann die virtuellen Inhalte in Form von Hologrammen in den Raum projiziert. So ist es beispielsweise möglich, dass die HoloLens einen Schiffsmotor mit allen Einzelteilen naturgetreu wiedererkennt und einem Techniker Instruktionen geben kann, wo und wie er diesen reparieren kann. Der Techniker hat so beide Hände frei und muss keinen Laptop mehr neben sich stellen, um dort die Informationen abzurufen. Das Arbeiten wird so schneller und sicherer.

Mit der HoloLens kann man auch das eigene Wohnzimmer abscannen und alle Möbel für eine neue Einrichtung projizieren lassen. Sie erkennt Fensterbänke, Stühle und Podeste und kann Holografien darauf abstellen. Das Tolle: Die HoloLens merkt sich sogar die Position der virtuellen Dinge im Raum. Wenn man den Raum verlässt und diesen erneut betritt, befinden sich die Objekte noch an denselben Stellen wie zuvor.

Man kann mit der Brille interaktive Menüs im Raum aufpoppen lassen und diese über Handgesten verschieben und ansteuern. Das ist fast ein bisschen wie im Science Fiction Film „The Minority Report“, in dem „Chief of PreCrime John Anderton“ alias Tom Cruise, die neuen Visionen der Precogs auf einem holografischen Bildschirm analysiert. Keineswegs also nur noch Zukunftsmusik! 🙂

Mixed Reality kann dem HoloLens-Träger lebensgroße Inhalte, die mit der Umgebung verschmelzen, vor Augen führen. Ein weiteres Beispiel sind medizinische Schulungsanwendungen, bei dem der Lernende lebensgroße Skelette und menschliche Darstellungen im Raum betrachten und mit ihnen interagieren kann. Sich mal alles ganz genau und en Detail anzusehen und gleich die nötigen Informationen dazu erhalten – alles machbar.

Außerdem ermöglicht es Mixed Reality, mehrere Personen untereinander zu vernetzten. So können sich Konstrukteure, die sich an verschiedenen Orten auf der Welt befinden, in einer modernen Form der virtuellen Videokonferenz zusammenfinden und gemeinsam an Erfindungen und virtuellen Prototypen arbeiten.


Virtual Reality (VR)

Zunächst ein kleiner Abstecher in die Geschichte …

Vor über 50 Jahren gab es die ersten Versuche, die virtuelle Realität unter die Leute zu bringen. Schon vorher gab es wichtige Entdeckungen, die zu unserer heutigen VR-Technologie beigetragen haben. Wir aber starten mit dem Sensorama, dessen Prototyp 1962 von Morton Heilig gebaut wurde. Diese Maschine verschaffte ihm den Namen „Vater der Virtuellen Realität“. Optisch ähnelte es einem Spielautomaten und es bezog mehr Sinne (Sehen, Riechen, Fühlen und Hören) in das VR-Erlebnis ein als heutige Geräte. Allerdings konnte man nicht mit dem Gesehenen interagieren.

Das erste Head Mounted Display (HMD), also auf dem Kopf sitzende Gerät, war „The Sword of Damocles“ (1968) von Ivan Edward Sutherland und Bob Sproul. Allerdings benötigte man ein unter der Decke befestigtes Gerüst um das Gerät nutzen zu können – es war schlicht und einfach zu schwer für einen Menschen.

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The Sword Of Damocles (Quelle: http://www.tomshardware.de)

In den Jahren um 1994 und 1995 versuchten sich weitere Hersteller an VR-Geräten. Unter anderem waren das die Forte VFX1 Headgear oder der Virtual Boy von Nintendo und noch einige mehr. Der große Erfolg blieb jedoch aus.

Erst ab 2011/2012 wurde Virtual Reality wieder interessanter und das Ganze kam mit Oculus (Rift) ins Rollen …

Virtual Reality heute

Heute sind wir damit schon um Einiges weiter. Virtual Reality wird dem Namen gerecht und ersetzt die Realität durch eine virtuelle. Wir unterscheiden hier zwischen 360°-Projektion und „echter“ virtueller Realität. Für den Betrachter scheint es im Prinzip erstmal das Gleiche zu sein. Wir setzen eine VR-Brille auf (zum Beispiel ein Google Cardboard, eine Samsung Gear VR mit Smartphone oder eine HTC Vive) und unsere reale Umgebung verschwindet. Stattdessen sehen wir nun durch die zwei Linsen der Brille eine vollkommen andere Welt und tauchen in sie ein. Wir können uns überall umschauen und je nach VR-Brillenart sogar darin herumlaufen! So stehen wir beispielsweise plötzlich auf dem Dach des Empire State Buildings und können unseren nächsten Urlaubsort schon vor der Buchung bewundern. Wir sitzen in einer wahnsinnsschicken Küche und können uns so besser vorstellen, wie unsere umgebaute Wohnung hinterher aussehen würde. Ist das Ganze noch interaktiv, wird durch einen Klick die Wandfarbe geändert oder wir können uns noch weitere Umbauvorschläge zeigen lassen. Unser neues Auto wird mit allem, was das Herz begehrt, ausgestattet und wir sehen es sofort.

360°-Virtual Reality

Also, die 360°-Technik muss man sich folgendermaßen vorstellen: Wenn wir die VR-Brille aufhaben, sitzen wir quasi in der Mitte einer großen virtuellen Projektionskugel und ein flaches 360°-Panoramabild oder -film wird von innen auf das komplette Kugelinnere projiziert (so ähnlich wie in einem Planetarium). Wir können uns in dieser Kugel in alle Richtungen umsehen und für uns sieht es so aus, als ob wir an dem 360°-Ort wären.

Ist das Bild oder der Film noch zusätzlich stereoskopisch (d. h. besteht es aus zwei Bildern, eins für das rechte und eins für das linke Auge = beidäugiges Sehen) dann sehen wir das 360°-Bild sogar noch mit räumlicher Tiefe. Die optische Täuschung wirkt so noch realistischer.

Im Gegensatz zur „echten“ virtuellen Realität, können wir uns in dem 360°-Film allerdings nicht selbstständig durch einen Raum bewegen, u. a. weil die Objekte ja gar nicht richtig da sondern nur Teil des platten Bildes auf dem Kugelinneren sind. Wir können uns aber mit der Kamera mitbewegen. Wir sitzen dann praktisch wie in einem fahrbaren Untersatz und werden durch das 360°-Geschehen hindurch gefahren. Die 360°-Inhalte können sowohl Renderings als auch real gefilmte Inhalte sein. Für Realaufnahmen gibt es spezielle 360°-Kameras (z. B. Samsung Gear 360, Ricoh Theta s, GoPro Omni u. a.). Sie können in alle Richtungen filmen, sogar zum Teil in Stereo!

Es gibt sehr schöne Beispiele für Natur- und Tierdokumentationen, die mit 360°-Technik gefilmt worden sind. Eine Reise zum Polarkreis oder eine Tauchtour durch den Indischen Ozean. Diese Technik kann auch für Sicherheitsschulungen an speziellen Orten eingesetzt werden, wenn ein Nachbau der originalen Räumlichkeiten in einer 3D-Software viel zu aufwendig wäre.

… oder eben zum Spaß in einer täuschend echten AAAAAAH-chterbahn! 😉

„Echte“ Virtual Reality

Hier befinden wir uns beim Tragen der VR-Brille tatsächlich in einem begehbaren virtuellen 3D-Raum mit 3D-Objekten. Wir können uns selbstständig durch die Räume hindurch bewegen, wir können Türen öffnen, mit Objekten interagieren oder Dinge zusammensetzen. Um solche Inhalte zu generieren, benötigt man spezielle Game Engines (z. B. Unity 3D oder die Ureal Engine). Diese sind in der Lage, in Echtzeit virtuelle Welten mit Oberflächen und realistischer Beleuchtung darzustellen.

Der virtuelle Raum (zum Beispiel unsere Küche) wird dazu im selben Maßstab wie unsere reale Küche in einer 3D-Software nachgebaut. Wir positionieren eine Kamera in diesem 3D-Raum. Sie bekommt denselben Standpunkt wie unsere Augenhöhe (z. B. 1,70 m) und denselben Blickwinkel wie unsere menschliche Wahrnehmung. Die Kamera sieht den virtuellen Raum nun genau so, wie auch wir ihn sehen würden, wenn wir uns denn in diesem virtuellen 3D-Raum befänden.

Geben wir die Sicht der Kamera nun auf unsere VR-Brille und setzen diese auf, sehen wir durch die Brille diese virtuelle „Ersatzsicht“. In unserer optischen Wahrnehmung befinden wir uns also an dem anderen Ort. Die Perspektive und Größe passt und die Täuschung ist perfekt.

Mit Virtual Reality, egal ob 360° oder in „echt“, kann man Inhalte also quasi am eigenen Leib erfahren. Wir sehen uns keinen Film mehr von außen an, sondern wir werden Teil des Films. Es gibt keine Bildschirmgrenzen mehr. Erweitert man die VR-Szene noch durch Soundeffekte, hört man bei Kopfdrehung sogar das Autohupen aus der richtigen Richtung oder das Brüllen eines Löwen, der hinter einem sitzt. Roooaarrr! 😉

Jemand, der zum ersten Mal die VR-Brille aufsetzt und sich damit in eine fremde Welt versetzt, muss sich deshalb auch erstmal zurechtfinden. Er muss seine Umgebung wie ein kleines Kind erkunden. Er hat meistens auch das Bedürfnis, alles anzufassen und ganz genau zu betrachten. Er bewegt sich eher vorsichtig, weil er nicht weiß, ob die Dinge real da sind oder nicht. Wahrnehmen und staunen! Das ist einer der Teilaspekte von Virtual Reality.

Anwendungsbeispiele sind Erlebniswelten, Games oder Serious Games, Simulationen, interaktive Architekturbegehungen, Immobilienbesichtigungen und vieles, vieles mehr.


Und wir so?

Wir finden das Ganze super spannend! Auch bei GM-W wird im Bereich Virtual, Augmented und Mixed Reality ordentlich getüftelt. Wir sehen dieses Thema als große Chance für Unternehmen, den Nutzen ihrer Produkte optisch eindrucksvoll und verständlich rüberzubringen.

Bleibt neugierig! Mehr dazu demnächst auf BLOGMA! 🙂

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