Was ist Virtual Reality (VR)

Was ist Virtual Reality (VR)?

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Virtual Reality, oder auch kurz als VR bezeichnet, wird im Zusammenhang mit den neuen Technologien sehr oft genannt. Unter diesen neuen Technologien wie beispielsweise Blockchain, Quantencomputer oder künstliche Intelligenz wird auch Virtual Reality in sehr vielen Fällen aufgezählt. Doch was ist Virtual Reality? Was ist damit genau gemeint? Und welche Unterschiede sind zur Technologie Augmented Reality (AR) vorhanden?

All das werden wir in diesem Artikel genauer betrachten. Eines steht jedoch fest, die Technologie Virtual Reality ist bereits im Alltag vieler Menschen angekommen. Auch zahlreiche Unternehmen nutzen dieses Potential in den verschiedensten Bereichen.

Was ist Virtual Reality? Eine einfache Erkärung

Virtual Reality wird in Verbindung mit den neuen Technologien oft genannt. Um besser verstehen zu können, was VR eigentlich bedeutet, wollen wir zunächst auf eine einfache Definition blicken.

Der Begriff „Virtual Reality“ klingt ziemlich futuristisch. Dem Wörterbuch zufolge ist VR eine „von Computern erzeugte, virtuelle Realität.“ Es lässt sich mit entsprechender Hard- und Software eine künstliche Wirklichkeit erzeugen.

Definition von Virtual Reality

Blickt man auf die einzelnen Wörter „Virtual“ und „Reality“, so wird die Bedeutung noch etwas klarer. Vor allem die zweite Erläuterung für „virtuell“ in der folgenden Abbildung („nicht echt, nicht in Wirklichkeit vorhanden, aber echt erscheinend“) verdeutlicht den Begriff Virtual Reality. Zusammengefasst kann man sagen, dass mit spezieller Hard- und Software eine künstliche, echt erscheinende Realität erzeugt wird.

Definition von virtuell

Der Nutzer taucht mit Hilfe von entsprechender Technik in eine künstliche Realität ein. Je mehr menschliche Sinne angeregt werden, desto realistischer erscheint die virtuelle Welt. Um in diese Welt vollständig eintauchen zu können, ist nicht nur das Sehen, sondern auch das Hören und das Fühlen/Tasten wichtig. Deshalb wird mittels einer erzeugten 3D Umgebung, räumlichem Audio und Benutzereingaben die Interaktion mit der virtuellen Realität sichergestellt. Doch wie funktioniert VR nun genau?

Wie funktioniert Virtual Reality?

Nachdem wir die Definition von Virtual Reality betrachtet haben, wollen wir einen Blick auf die Funktionsweise werfen. Wie wird das Eintauchen in eine virtuell erzeugte Realität sichergestellt? Eine Möglichkeit ist die Verwendung eines Raumes, indem eine virtuelle Umgebung erzeugt wird. Dies wird auch mit Cave Automatic Virtual Environment oder kurz CAVE bezeichnet. In vielen Fällen wurde die Technik jedoch durch leistungsfähigere Systeme ersetzt und findet nur noch vereinzelt Anwendung.

Darstellung einer Cave Automatic Virtual Environment (Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Cave_Automatic_Virtual_Environment#/media/Datei:CAVE_Crayoland.jpg)

Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung eines Head-Mounted Displays oder kurz HMD. Dazu wird, wie im unteren Video zu sehen, ein visuelles Ausgabegerät (VR-Brille) auf dem Kopf des Benutzers getragen. Im Gegensatz zur Darstellung mittels Monitoren ist es mit einer VR-Brille möglich, Dinge in Echtzeit und 3D zu erleben. Dies führt zu einem realistischen Erlebnis. Besonders dann, wenn möglichst viele Sinnesorgane in die Interaktion einbezogen werden.

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Eine solche VR-Brille überträgt die von Soft- und Hardware erzeugten Bilder direkt vor den Augen des Benutzers. Mit hochwertiger Technik und hoher Bildwiederholrate lässt sich die Darstellung sehr realistisch gestalten. Damit fällt der Immersionseffekt auch deutlich höher aus. Um das zu erreichen, ist die Einbeziehung möglichst vieler Sinnesorgane wichtig. Das Sehen künstlich erzeugter Bilder ist das eine, das Hören und die Interaktion das andere. Eine hohe Immersion wird durch das Zusammenspiel mehrerer Sinnesorgane erreicht.

Eine Interaktion mit der virtuellen Realität lässt sich auf mehreren Wegen erreichen. Hierbei gibt es folgende Möglichkeiten:

  • VR Controller
  • VR Handschuhe
  • Handtracking
  • Gehirn-Computer-Schnittstelle

Interaktion mit der virtuellen Realität

Eine Interaktion in Virtual Reality ist durch verschiedene Möglichkeiten durchführbar. Welche das sind, wollen wir uns im Folgenden genauer ansehen.

VR Controller

Die klassische Interaktion mit der virtuellen Welt erfolgt durch VR Controller. Damit wird die Bewegung der Arme, Hände und der Finger in die künstliche Welt übertragen. Mittels Tasten an den Controllern ist eine Interaktion möglich. Außerdem besitzen viele dieser Geräte eine Möglichkeit zum haptischen Feedback. Über Vibrationen und Impulse erhält der Nutzer Feedback auf die durchgeführten Handlungen. Das führt zu einem noch höheren Immersionseffekt. Wie du beispielsweise Controller Buttons in Unity mit der Oculus Quest verwenden kannst, erfährst du hier.

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VR Handschuhe

Eine Alternative zu VR Controllern sind VR Handschuhe. Anders als Controller können Handschuhe direkt angelegt und müssen nicht fortlaufend in der Hand getragen werden. Auch das haptische Feedback fühlt sich realistischer an als bei Controllern. Da sich VR Handschuhe jedoch noch in der Entwicklung befinden, sind sie meist noch sehr teuer und eher für Unternehmen geeignet.

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Handtracking

Eine weitere Möglichkeit zur Interaktion ist das Handtracking. Wie im nachfolgenden Video dargestellt wird dabei über integrierte Kameras in der VR-Brille ein Tracking der Hände vorgenommen. Bei dieser Interaktion sind keine weiteren Eingabegeräte notwendig. Hier erfährst du, wie du das Handtracking am Beispiel der Oculus Quest verwenden kannst.

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Gehirn-Computer-Schnittstelle

In Zukunft könnte es sogar möglich sein über ein Brain-Computer-Interface (BCI) oder auch Gehirn-Computer-Schnittstelle die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine sicherzustellen. Ein solches Interface wird mittels Elektroden realisiert, die ins Gehirn des Nutzers implantiert werden. Unternehmen wie Neuralink oder Nextmind forschen aktiv an einer solchen Möglichkeit.

Soweit die verschiedenen Interaktionsmöglichkeiten mit der virtuellen Welt. Wie du bereits festgestellt hast, wurde das Wort Immersion sehr oft verwendet. Doch was bedeutet das eigentlich genau?

Was bedeutet Immersion und Motion Sickness?

Es wurde bereits sehr oft das Wort Immersionseffekt und Immersion genannt. Lass uns noch kurz einen Blick darauf werfen, was das genau bedeutet. Im Prinzip geht es bei einer virtuellen Realität darum, die reale Wirklichkeit in den Hintergrund rücken zu lassen und die künstlich erzeugte Wirklichkeit als real wahrzunehmen. Die Immersion („Eintauchen“) bezeichnet den Effekt, der das Bewusstsein des Nutzers soweit manipuliert, dass die virtuelle Realität als real empfunden wird. Der Nutzer kann somit vollkommen in die künstliche Umgebung eintauchen.

Eine weitere Bezeichnung, die in Verbindung mit Virtual Reality sehr oft verwendet wird, ist Motion Sickness. Sobald die Eindrücke, die das menschliche Gehirn verarbeitet, nicht zum Gleichgewichtssinn passen, entsteht eine Diskrepanz. Dies tritt beispielsweise auf, wenn der Körper in Ruhe verharrt, in der virtuellen Welt jedoch eine Bewegung umgesetzt wird. Dieses Missverhältnis kann zu Schwindel, Übelkeit und Kopfschmerzen führen. Doch nicht bei jedem treten diese Reaktionen auf. Zudem sorgen eine hohe Bildwiederholrate, eine hohe Auflösung und eine minimale Latenz für ein besseres VR-Erlebnis. Auch die Seekrankheit ist übrigens eine Form von Motion Sickness und wird nicht von jedem gleichermaßen verspürt.

Im Zusammenhang mit den neuen Technologien fällt jedoch nicht nur Virtual Reality sehr oft. Auch Augmented Reality kommt sehr häufig vor. Doch worin besteht eigentlich der grundlegende Unterschied?

Virtual Reality (VR) vs. Augmented Reality (AR) vs. Mixed Reality (MR)

Darstellung Virtualitätskontinuum AR, VR, MR

Unter Virtual Reality (VR) versteht man eine von Hard- und Software erzeugte, künstliche Realität. Um diese Realität wahrnehmen und damit interagieren zu können, ist in aller Regel eine VR-Brille nötig. Mit Hilfe dieser Brille kann der Nutzer vollständig in die digitale Welt eintauchen. Dies wird, wie oben bereits erwähnt, als Immersion bezeichnet. Die menschlichen Sinne werden dabei soweit manipuliert, dass sich der Nutzer in der digitalen Welt vollständig einfindet. Wie im Virtualitätskontinuum im oberen Bild zu erkennen, befindet sich VR sehr nah an der digitalen Welt.

Von Augmented Reality (AR) oder erweiterter Realität spricht man, wenn die reale Welt um virtuelle Objekte erweitert wird. Im Gegensatz zu VR nimmt der Nutzer weiterhin die reale Welt wahr, die mit digitalen Objekten ergänzt wird. Ein Beispiel dafür ist die IKEA Place App. Mit dieser App lässt sich die Umgebung mit Hilfe des Smartphones oder Tablets durch beliebige Produkte aus dem IKEA Sortiment ergänzen. Daher liegt AR im Virtualitätskontinuum sehr nah an der realen Welt.

Mixed Reality (MR) hingegen spiegelt das komplette Spektrum zwischen AR und VR wieder. MR bildet die Übergänge zwischen der erweiterten Realität und einem vollständig immersiven Erlebnis. Dies ist dann der Fall, wenn beispielsweise ein Hologramm in der realen Welt erzeugt wird. Ein solches Hologramm ist auch im folgenden Video mit der Vorstellung von Microsoft Mesh zu erkennen.

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Zum Abschluss fehlt jetzt eigentlich nur noch eines. Wo wird Virtual Reality überhaupt eingesetzt?

Konkrete Anwendungsbeispiele im Überblick

VR findet zunehmend Anwendung in unserem Alltag. Viele Bereiche wie beispielsweise die Produktentwicklung, Bildung, Unterhaltung und viele weitere Bereiche werden mit Virtual Reality ergänzt. Dies senkt zumeist nicht nur die Kosten, sondern erhöht auch die Lernfähigkeit durch die genannte Immersion. Lass uns doch einen kurzen Blick auf einige konkrete Anwendungsbeispiele werfen.

  • Forschung & Entwicklung: Gerade in diesem Bereich ist die Anwendung von VR sehr hilfreich. Denn je früher Fehler in der Entwicklung entdeckt werden, desto geringer sind die daraus entstehenden Kosten. Denkt man speziell an die Produktentwicklung, so kann zum Beispiel bei der Fahrzeugentwicklung ein vollständiges Modell in der virtuellen Welt betrachtet werden. Es lassen sich sehr früh entsprechende Optimierungsmöglichkeiten und mögliche Probleme erkennen.
  • Bildung & E-Learning: Auch im Bereich Bildung und E-Learning ist VR sehr nützlich. Sei es im Bildungsunterricht in Schulen und Universitäten oder in Schulungen und Weiterbildungen bei Unternehmen. Gerade das immersive Lernen ist ein extremer Vorteil, da sich die erlernten Dinge praxisnah umsetzen lassen. Und wenn man so zurückdenkt, wie toll wäre der Geschichtsunterricht in VR gewesen.
  • Gaming: Der Gamingbereich darf in der Aufzählung der Anwendungsgebiete nicht fehlen, da dies wohl die bekannteste Anwendung ist. Mit VR können die Nutzer viel tiefer in ein Spiel eintauchen.
  • Architektur: Auch im Bereich der Architektur und Planung kommt Virtual Reality immer mehr zum Einsatz. Sei es bei der Planung von Immobilien oder hinsichtlich der Innenausstattung wie in folgender Abbildung zu erkennen.
  • Freizeit & Lifestyle: Und zu guter Letzt ist der Unterhaltungsbereich zu nennen. Egal, ob es um den Besuch eines Konzerts oder um ein bestimmtes Sportevent geht. Mit VR ergeben sich völlig neue Möglichkeiten. Auf dem YouTube VR Channel findest du übrigens spektakuläre 360° Videos.

Virtual Reality zur Auswahl der Innenausstattung

Fazit

Virtual Reality wird sehr oft in Verbindung mit neuen Technologien genannt. Und das vollkommen zu Recht, denn es wird unsere Welt in vielen Bereichen erweitern oder sogar revolutionieren. Sowohl für Privatpersonen als auch für Unternehmen ergeben sich fantastische Anwendungsmöglichkeiten.

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Quelle Titelbild: „alphaspirit.it/Shutterstock.com

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