Virtuelle und erweiterte Realität

7. Februar 2017 Digitalisierung

In aller Munde sind die Begriffe zu VR und AR. Trotz des Hypes kommt es immer wieder zur Vermischung und zu Unklarheiten zwischen Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR). Es gibt zwar viele Ähnlichkeiten zwischen VR und AR, dennoch sind beide unterscheidbar. Zum besseren Grundverständnis sollte man daher die Merkmale beider Technologien kennen und von Mixed Reality (MR) auch etwas gehört haben. Aber immer der Reihe nach. Beginnen wir mit der Erklärung der verschiedenen Welten.

Was ist Virtual Reality?

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Virtuelle Realität – Bild: ICIDO GMBH, Quelle: Wikimedia

Eine virtuelle Realität ist eine simulierte Realität, in der ein Benutzer interagieren kann. Die Erfahrung ist durch visuelle, auditive und haptische Wahrnehmungen sehr intensiv. Die virtuelle Realität wird fast ununterscheidbar zur echten Realität. Allein bei der Vorstellung virtuell in einer Produktionshalle zu sein und einen Roboter oder eine Maschine zu reparieren, lässt ansatzweise erahnen, wie intensiv die Wahrnehmung von VR sein kann. Wird das Ganze noch mit der Aufgabe verbunden, diesen Roboter oder die Maschine mit den eigenen Händen zu reparieren, d. h. in der virtuellen Welt einen Werkzeugschlüssel in der Hand zu halten, verliert der Anwender jegliches reale Raumgefühl. Virtual Reality kommt auch bei der Gebäudeplanung zum Einsatz und der Anwender kann durch ein noch nicht gebautes Gebäude laufen. Selbst konstruierte Maschinen lassen sich mit VR im Vorfeld simulieren und durch den zukünftigen Werker bedienen und erproben.

Die VR-Technologie stellt z. B. mittels einer VR-Brille die Umgebung so realistisch dar, dass man das Gefühl hat mittendrin zu sein. Ein Nutzer von VR ist von der physischen Umgebung (seiner Außenwelt) abgekapselt. Augmented Reality ist hier weniger anspruchsvoll und erfordert lediglich ein Smartphone, Tablet oder eine schlankere Brille wie beispielsweise eine Google Glass Brille.

Was ist Augmented Reality?

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Augmented Realität mit Pokemon Go

Während VR den Nutzer in eine simulierte Realität eintauchen lässt, vermischt Augmented Reality (AR) die virtuelle mit der realen Welt. In Augmented Reality kommen Elemente durch computergenerierte sensorische Eingaben, wie Ton, Video, Grafik und/oder GPS-Daten zum Einsatz und erweitern bzw. ergänzen die echte Realität. Der Nutzer befindet sich bei der Nutzung von AR in der realen Welt, welche durch zusätzliche Elemente erweitert wird. Als Anzeigegerät kann ein mobiles Endgerät mit Kamera oder eine entsprechende Brille genutzt werden.

Ein weiteres Beispiel für Augmented Reality ist das Spiel „Pokemon Go“, wo mittels einer AR-App erweiterte Elemente auf dem Smartphone-Display angezeigt werden. Bei Pokemon Go müssen verschiedene Pokemon´s gefangen werden, die nur der Anwender auf seinem Display sieht aber in der realen Welt nicht vorhanden sind. In der Industrie kann AR dazu genutzt werden, zusätzliche Geräteinformationen wie die aktuell produzierte Stückzahl, die momentane Drehzahl eines Fräsers oder die Temperatur anzuzeigen.

Was ist jetzt Mixed Reality?

Im Zuge von VR und AR stolpert man fast unausweichlich auch über den Begriff MR. Mixed Reality, die gemischte Realität, auch als Hybrid-Realität bezeichnet, ist die Verschmelzung (Überlagerung) von realen und virtuellen Welten. Durch die Verschmelzung beider Welten werden neue Umgebungen und Visualisierungen erzeugt, in denen physische und digitale Objekte in Echtzeit koexistieren und interagieren. Zur besseren Vorstellung tauchen wir in die Medizin, genauer in eine Operation, ein. Ein Chirurg operiert einen Patienten und bekommt virtuell das Ultraschallbild eingespielt. Es findet eine Überlagerung zwischen dem realen OP-Bild mit seinen Handlungen, dem Ultraschallbild (AR) und dem Computertomografie-Bild (VR) statt. Das Alleinstellungsmerkmal dabei ist, dass der synthetische Inhalt (das Ultraschallbild) und der reale Inhalt in der Lage sind, aufeinander in Echtzeit zu reagieren.

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Mixed Reality das „Mittelding“

Zur besseren Vorstellung zeigt das eingebundene Video mit der Microsoft HoloLens die Verschmelzung mit einer realen Umgebung und einem interaktiv steuerbaren virtuellen Objekt.

Die ersten Grundlagen sind vorhanden!

Nachdem die Grundlagen zu VR, AR und MR aufgezeigt sind, stellt sich die Frage: Welchen Nutzen habe ich mit den verschiedenen Welten und was benötige ich dafür. In den nachfolgenden Zeilen möchte ich detaillierter auf Virtual Reality eingehen.

Der Nutzen von Virtual Reality

Ursprünglich wurde die virtuelle Realität für militärische Zwecke entwickelt und heute auch noch genutzt. Im Vordergrund steht das Erlernen von räumlichen Zusammenhängen in einer simulierten Welt und gilt als gutes Training für Soldaten, die in einem unbekannten Gebiet agieren sollen.  Virtuelle Realität kommt auch bei Flug-Simulatoren zum Einsatz, um Flugschüler zu trainieren und verschiedene kritische Situationen im Flugalltag „durchzuspielen“. In der Seefahrt werden so zukünftige Kapitäne und Lotsen auf neue Schiffe sowie große Hafen- und Containeranlagen angelernt und geschult. Ebenso kann man sich vorstellen, neue Mitarbeiter oder Service-Techniker in der virtuellen Realität an Maschinen und Anlagen auszubilden.

Der Vorteil einer virtuellen Realität ist, alles ist nicht echt. Es kommt niemand zu Schaden, es wird nichts zerstört und jeder kann zurück auf den Anfang springen.
Der Nachteil einer virtuellen Realität ist die Ausgangsbasis des Datenmaterials und das Zusammenwirken von Parametern. Ebenso lässt sich der „Zufall“, der in der realen Welt auftritt, (noch) nicht einbinden oder gar berechnen.
Wie man die virtuelle Welt von Morgen erlebt, zeigt das Video des Fraunhofer Instituts. Dieses richtet sich zwar in erster Linie an Kinder, erklärt das Ganze aber sehr nachvollziehbar. Das Alter des Videos ist übrigens irrelevant, denn die Punkte sind Allgegenwertig.

Nach dem Nutzen von VR möchte ich noch auf das erforderliche Equipment eingehen und einen Abriss aus Hard- und Software geben. Ein Abriss deshalb, weil generell unzählige Möglichkeiten für eine Nutzung bestehen, gerade was die Softwarelösung betrifft.

Wie gelingt der Einstieg in eine Virtuelle Realität?

Zur Erzeugung einer virtuellen Realität benötigt man eine geschlossene VR-Brille. Die Unterscheidung zwischen einer VR-Brille und einer AR-Brille ist ihre Hardware-Bauform. Eine virtuelle Umgebung setzt einen Brillen-Typ voraus, welcher die Augen fest umschließt und den Anwender von der realen Welt abkapselt. Zusätzlich haben Anwender von Virtuell Reality auch mögliche Eingabegeräte in der Hand. Mit solchen Sticks oder Handschuhen werden die eigenen Arme wie im realen Leben zum Handwerksmittel.

Hardware: VR-Brillen

  • Oculus VR
  • HTC Vive
  • Playstation VR

VR-Lösungen für unterschiedliche Anwendungen

Prinzipiell sind bei der Software bzw. der Schaffung einer Umgebung keine Grenzen gesetzt. Eine virtuelle Realität beginnt bei den bekannten computeranimierten Spielen, wo der User in Charaktere und Rollen schlüpft. Natürlich kann eine neu erschaffene Welt auch eine realitätsnahe Umgebung sein, die 1:1 nachempfunden ist, um für Schulungen genutzt zu werden. So könnte man virtuell das Autofahren erlernen oder Schulungen zu unterschiedlichsten Dingen absolvieren. Die Schulungen können von Simulationen bis hin zum virtuellen Arbeitsplatz an einer neuen Maschine in der Fertigungsindustrie gehen.

Hardware: AR-Brillen

  • Microsoft HoloLens
  • Smartphone mit AR-App

AR-Lösungen für unterschiedliche Anwendungen

augmented-reality-headup-display-bmw

Augmented Reality – Head-Up Display BMW, Quelle: BMW Group

Wie wir jetzt wissen, ist AR eine simulierte Realität, die uns spätestens seit Pokemon Go das Feeling vermittelt hat. Natürlich können mit AR auch Informationen direkt in das Sichtfeld über aktuelle Ereignisse oder von Echtzeitdaten projiziert werden. Die AR-Software-Technologie befindet sich mittlerweile in PKW´s und ist uns als Head-Up Display im Sichtbereich des Fahrers bekannt.

Wer mehr über Virtual Reality und Augmented Reality erfahren möchte, kann den zweiten Teil: Praktischer Einsatz von VR und AR für Klein- und Mittelständische Unternehmen (KMU´s) zeitnah hier lesen.

Erleben Sie Ihre virtuelle Realität

Wir laden Sie kostenfrei in ein VR-AR Labor nach Chemnitz oder München ein. Schreiben Sie uns!

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