Technologien der Zukunft: Augmented-, Virtual- und Mixed-Reality

Technologien der Zukunft: AR, VR, und MR

Das Bild von einem Meschen der mit einer besonderen (VR, AR, MR) XR-Brille in virtuelle Realitäten abdriftet wird seit langem dazu verwendet, die Zukunft zu visualisieren. In Science-Fiction-Filmen schließen sich Menschen in große Netzwerke zusammen, Firmen werben mit besonders ausgeklügelten Schulungsprogrammen und die Unterhaltungsindustrie hat das Zeitalter der Virtual-Reality eingeläutet.

Frau mit VR-Brille

AR, VR, MR: Worum geht es?

Im großen Bereich der virtuellen Realität (hier als Übergriff verwendet) tauchen immer wieder drei Begriffe auf: Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR) und Mixed Reality (MR). Als umfassende Abkürzung hat sich außerdem in letzter Zeit Extended Reality (XR) eingebürgert.

All diese Technologien ermöglichen es uns, dass wir mithilfe von speziellen Brillen in eine neue (virtuelle) Welt eintauchen oder unsere bestehende Welt, visuell, verändern können. Konkret bedeutet das, dass die Nutzer und Nutzerinnen neue Formen der Realität erzeugen können oder aber digitale Objekte (und Erfahrungen) in die echte Welt bringen können (wer es noch kennt: Pokémon Go).

Nur wollen wir uns die drei großen Ansätze einmal näher anschauen:

Virtual Reality (VR)

In der virtuellen Realität wird mithilfe von Bildern (Videos), Tönen und manchmal auch Berührung eine künstliche Umwelt simuliert.

Ein wichtiges Konzept ist dabei die Frage nach den Degrees of Freedom (DoF). Die einfachsten Systeme, zum Beispiel Google Daydream in Kombination mit einem Smartphone, bieten 3DoF. Es werden ausschließlich die Bewegungen des Kopfs in die virtuelle Welt übertragen. Ich kann mich in dieser also zwar umsehen (drehen, neigen, gieren) aber mich nicht wirklich bewegen. Die Bewegung, zum Beispiel in einem Spiel, wird bei diesen Systemen meistens indirekt über ein Eingabegerät (Controller) geregelt. Dieser dient auch als Handersatz und erlaubt es, mit der virtuellen Welt zu interagieren. Teurere Systeme (zum Beispiel HTC Vive) erlauben 6DoF. Dabei wird die Position des Spielers per Kameras und mit Sensoren auch im Raum erfasst. Ich kann mich also in der virtuellen Welt, analog zur echten Welt, bewegen und „in“ die virtuelle Welt hineingreifen.

Augmented Reality (AR)

In der erweiterten Realität werden mithilfe eines geeigneten Geräts (Brille, Smartphone, Tablet) Hologramme in den echten Raum projiziert. So könnte man zum Beispiel ein Möbelstück, welches man kaufen möchte, virtuell in die eigene Wohnung platzieren.

Mixed Reality (MR)

Die gemischte Realität ist zwischen VR und AR angesiedelt. Im Gegensatz zur AR verschmelzen die Welten dabei aber viel stärker und digitale Objekte können unter bestimmten Umständen sogar mit Objekten aus der echten Welt interagieren. Die bekannteste Technologie aus diesem Bereich ist Microsofts HoloLens, die gerade in der Forschung und Industrie auf großes Interesse gestoßen ist.

Was bringt uns das?

Momentan gibt es mindestens drei große Anwendungsfelder für AR, VR und MR Systeme.

Der mitunter größte Markt liegt im Bereich der Unterhaltung. Dieser erstreckt sich von immersiven 360-Grad-Videos über soziale VR-Netzwerke und VR-Musen bis hin zu spannenden VR-Spielen. Im Bereich der Weiterbildung werden verschiedene Systeme eingesetzt um Zugang zu Orten und Möglichkeiten zu bekommen, die ansonsten schwer erreichbar wären. Schulklassen können so virtuelle Reisen in fremde Länder unternehmen und Unternehmen wie die Deutsche Bahn können Mitarbeiter sicher in der virtuellen Realität schulen. In der Forschung und Entwicklung kommen immer häufiger MR-Systeme zum Einsatz um zum Beispiel komplexe Designaufgaben kollaborativ zu lösen.

Neben diesen Beispielen findet man VR, AR und MR aber auch immer häufiger in der Medizin, im Projektmanagement (zum Beispiel virtuelle Meetings), im Verkauf und im Marketing (Produktpräsentationen), sowie im Tech-Support.

Wo stehen wir?

Die Frage nach dem aktuellen Stand der Technik lässt sich aus zwei Perspektiven betrachten. Zum einen können wir uns ansehen, wie es aktuell für den (preisbewussten) Endkunden aussieht und zum anderen können wir uns den ‚echten‘ Stand der Forschung ansehen.

Für Endkunden sind VR und AR Geräte nun endlich wirklich erschwinglich und praktisch geworden. Viele Smartphones lassen sich für sehr wenig Geld mit einer einfachen Brillenkonstruktion (zum Beispiel Google Daydream) zu einfachen VR-Headsets aufrüsten. Gleichzeitig sind Stand-Alone-Geräte wie zum Beispiel die Oculus Go (ca. 200 Euro) auf den Markt gekommen, die spielend einfach einen beeindrucken Einstieg in die Technologie ermöglichen. Insbesondere Sony hat es geschafft mit seiner PlayStation VR eine Gaming-Plattform zu schaffen, die eine ganz neue Spielerfahrung mit der PS 4 ermöglicht. Auf dem Handy lassen sich zum zwischenzeitlich viele AR-Apps finden, die nicht nur Spaß machen, sondern auch praktisch sind. So bietet zum Beispiel IKEA zwischenzeitlich eine AR-App an, die es euch möglich macht, IKEA-Möbel direkt in euren eigenen vier Wänden auszuprobieren.

Wenn wir uns die teuren und komplizierteren Geräte, die auch immer an einem leistungsstarken Computer angeschlossen sein müssen, ansehen, sieht es schon anders aus. Sowohl HTC (Vive, Vive Pro) als auch Oclus (Rift) haben Systeme im Angebot, die nicht nur hochauflösende Displays und 6DoF ermöglichen, sondern auch zwei Hände (eure Hände) in der virtuellen Realität simulieren können. In diesem Jahr werden außerdem von beiden Herstellern kabellose Brillen (Oculus Quest und Vive Cosmos) auf den Markt kommen, die ein ausgeklügeltes Tracking an Bord haben.

Parallel zur Entwicklung der Brillen wird an zusätzlicher Hardware (und Software) geforscht, die die Erfahrung noch immersiver macht. So gibt es zum Beispiel bereits Plattformen, die es euch, ähnlich wie ein dreidimensionales Laufband, ermöglichen, wirklich in der virtuellen Realität zu laufen. Ebenfalls gibt es Westen, die Gefühle, zum Beispiel einen Schlag, auf euren Körper übertragen können. Wind- und Geruchsmaschinen sorgen zudem für das nötige Realitätsgefühl.

Im Bereich der Mixed Reality ist die Entwicklung zum Teil noch abgefahrener. Wer sich einen Überblick verschaffen möchte, sollte sich einmal die HoloLens von Microsoft und (noch beindruckender) die Magic Leap One ansehen. Ein ganz spanendes Beispiel ist zum Beispiel das Spiel „Luna: Moondust Garden“ welches man sich im Video unten ansehen kann.

Alles in allem sind die Versprechungen vermutlich immer noch größer als das, was die Technologie liefern kann. Gleichzeitig haben wir aber schon jetzt Geräte, die für relativ kleines Geld absolut beidruckendes leisten können.

Wer sich (noch) damit abfinden kann, das aktuelle VR, AR und MR Systeme nicht mit denen aus Science-Fiction-Filmen (und dem allgemeinen Hype) mithalten können, kann auf jeden Fall schon jetzt sehr viel Spaß mit der Technologie haben. Davon abgesehen setzten schon jetzt viele große Firmen auf die Technologien um ihre Forschung und Weiterbildung nach vorne zu bringen. Es bleibt spannend!

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