Virtuelle Realität

Als virtuelle Realität, kurz VR, wird die Darstellung und gleichzeitige Wahrnehmung einer scheinbaren Wirklichkeit und ihrer physikalischen Eigenschaften in einer in Echtzeit computergenerierten, interaktiven virtuellen Umgebung bezeichnet.

Beim Erstellen einer virtuellen Welt kann man einige Anforderungen definieren, die erfüllt werden sollten. Einige mögliche Anforderungen sind zum Beispiel Immersion, Plausibilität, Interaktivität und Wiedergabetreue.

Immersion beschreibt die Einbettung des Nutzers in die virtuelle Welt. Die Wahrnehmung der eigenen Person in der realen Welt wird vermindert, und der Nutzer fühlt sich mehr als Person in der virtuellen Welt. Je immersiver eine VR-Erfahrung ist, desto realistischer fühlt sie sich für den Nutzer an. Dies lässt sich durch eine anspruchsvolle und spannende Gestaltung der virtuellen Welt erreichen, zum Beispiel durch eine hohe Anzahl der möglichen Aktionen in dem System.

Eine virtuelle Welt wird als plausibel angesehen, wenn die Interaktion in ihr logisch und stimmig ist. Dies betrifft einerseits das Gefühl des Nutzers, dass die eigenen Aktionen auf die virtuelle Umgebung Einfluss haben, jedoch auch, dass die Ereignisse in der Umgebung die Sinne des Nutzers beeinflussen, er also in der Welt agieren kann. Durch diese Interaktivität wird die Illusion geschaffen, dass das, was zu passieren scheint, tatsächlich geschieht.

Wiedergabetreue wird erreicht, wenn die virtuelle Umgebung genau und naturgetreu gestaltet wird. Dies geschieht, wenn die virtuelle Welt Eigenschaften einer natürlichen Welt abbildet. Dem Nutzer erscheint diese dann glaubwürdig.

Um ein Gefühl der Immersion zu erzeugen, werden zur Darstellung virtueller Welten spezielle Ausgabegeräte namens Virtual-Reality-Headsets benötigt. Bekannt sind vor allem die Oculus Rift, HTC Vive und die CAVE. Um einen räumlichen Eindruck zu vermitteln, werden zwei Bilder aus unterschiedlichen Perspektiven erzeugt und dargestellt (Stereoprojektion). Um das jeweilige Bild dem richtigen Auge zuzuführen, existieren verschiedene Technologien. Man unterscheidet aktive (z. B. Shutterbrillen) und passive Technologien (z. B. Polfilter oder Infitec).

Während die ersten VR-Headsets immer auf einen PC angewiesen waren, gibt es mittlerweile auch so genannte Standalone-VR-Headsets. Diese funktionieren gänzlich autark. Das heißt, sie kommen ohne einen PC und Stromanschluss aus und sind somit auch kabellos und per Akku mobil nutzbar. Die Leistung ist im Vergleich zu einem Headset mit PC-Verbindung geringer, kann aber ebenfalls verhältnismäßig grafikintensive virtuelle Umgebungen darstellen.[6] Ein Beispiel für ein solches Standalone-VR-Headset ist Oculus Quest 2.

Mit der virtuellen Welt lässt sich über spezielle Eingabegeräte interagieren. Zu nennen sind hier unter anderem 3D-Maus, Datenhandschuh und Flystick sowie das omnidirektionale Laufband, mit welchem das Gehen im virtuellen Raum durch reale Gehbewegungen gesteuert wird. Manche Systeme kommen jedoch ganz ohne externe Eingabegeräte aus und lassen sich beispielsweise nur über Handgesten oder Knöpfe am Headset steuern.

Der Flystick wird zur Navigation mit einem optischen Trackingsystem genutzt, wobei Infrarot-Kameras durch Erfassung von Markern am Flystick permanent die Position im Raum an das VR-System melden, damit sich der Benutzer ohne Verkabelung frei bewegen kann. Optische Trackingsysteme können auch für die Erfassung von Werkzeugen und kompletten Menschmodellen eingesetzt werden, um diese innerhalb des VR-Szenarios in Echtzeit manipulieren zu können.

Einige Eingabegeräte vermitteln dem Benutzer eine Kraftrückkopplung auf die Hände oder andere Körperteile (Force Feedback), sodass der Mensch sich durch die Haptik und Sensorik als weitere Sinnesempfindungen in der dreidimensionalen Welt orientieren und realitätsnahe Simulationen durchführen kann.

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