Virtuelle Realität

Das Wichtigste im Überblick:

• Unter Virtueller Realität (VR) versteht man eine künstliche, digitale Wirklichkeit, die durch Computer erzeugt wird.
• Wichtigstes Hilfsmittel ist oftmals die VR-Brille, die mit Displays, Lautsprechern und Sensoren den Eindruck der virtuellen Umgebung erzeugt.
• Virtuelle Realität unterscheidet sich durch den Effekt der Immersion – dem vollständigen Eintauchen in eine andere Welt – von anderen künstlichen Realitäten.
• Neben der Computerspiel-Industrie findet die VR auch in anderen Branchen Anwendung, z. B. in der Medizin, Architektur und Psychotherapie.

Was ist virtuelle Realität?

Als virtuelle Realität oder Virtual Reality (VR) bezeichnet man eine digital erzeugte, künstliche Wirklichkeit. Diese kann sowohl die echte Realität abbilden – z. B. in Form eines virtuellen Museumsbesuchs – als auch völlige Phantasiewelten erschaffen. Ein paar spannende Fakten zur virtuellen Realität:

• Der Begriff „Virtual Reality“ stammt aus dem Science-Fiction-Roman „The Judas Mandala“, der 1982 vom Autor Damien Broderick veröffentlicht wurde.
• Eine VR-Brille verfügt über Displays, Lautsprecher sowie Sensoren und umschließt die Augen, z. T. auch die Ohren des Nutzers.
• Virtual Reality ist eine interaktive Technologie, die mit visuellen, auditiven und haptischen Reizen arbeitet. Das reale Umfeld wird dabei vollständig überlagert.
• Auch wenn erste Versuche schon im 19. Jahrhundert gemacht wurden, hat sich die VR-Technologie v. a. seit Mitte der 1980er-Jahre entwickelt. Besonders die Gaming-Branche hat die Erfindungen vorangetrieben.
• Fortschritte im Bereich der Rechenleistung und Displayauflösung ermöglichten den VR-Aufschwung seit 2012. Etwa 3 Jahre später wurde die Technologie durch sinkende Preise auch der breiten Öffentlichkeit zugänglich.

Welche Arten von Virtual Reality gibt es?

Es gibt verschiedene Typen von Virtual Reality, wobei die 3 folgenden die bekanntesten sind:

• Nicht-immersive VR: Der Benutzer interagiert mit virtuellen Umgebungen über einen herkömmlichen Computermonitor und einer Maus oder einem Joystick. Die reale Welt wird nicht vollständig ausgeblendet. Diese Art von VR findet sich häufig in modernen Videospielen.
• Semi-immersive VR: Dabei handelt es sich um eine Mischung der nicht-immersiven und der immersiven VR. Nutzer bleiben mit der Realität verbunden, können diese aber ausblenden, wenn sie sich auf die digitalen Bilder konzentrieren, z. B. bei Flugsimulatoren mit Rundum-Displays und realitätsnahen Bedienelementen.
• Vollständig immersive VR: Der Nutzer taucht vollständig in die digitale Welt ein, u. a. durch den Einsatz von VR-Brillen oder Head-Mounted-Displays.

Virtual Reality, Augmented Reality und Mixed Reality: Welche immersiven Technologien gibt es?

Unter dem Überbegriff Extended Reality oder XR werden neben der VR-Technologie noch weitere Arten von virtuellen Anwendungen zusammengefasst:

• Virtual Reality (VR): Vollständiges Eintauchen des Nutzers in eine interaktive, computergenerierte Umgebung.
• Augmented Reality (AR): Einbindung von digitalen, meist informativen Inhalten in die reale Welt, z. B. über eine AR-fähige Smartphone-Kamera, eine transparente AR-Brille oder spezielle Projektionsflächen.
• Augmented Virtuality (AV): Projektion von realen Personen oder Objekten in eine virtuelle Umgebung, z. B. bei Videokonferenzen.
• Mixed Reality (MR): Erweiterung der Augmented Reality, bei der reale Elemente in eine digitale Umgebung eingefügt werden und miteinander interagieren können (z. B. können Designer mit der Microsoft HoloLense u. a. mit 3D-Inhalten in Interaktion treten).

Wie funktioniert VR?

Virtuelle Realität unterscheidet sich in einem wesentlichen Punkt von anderen Technologien: dem völligen Eintauchen des Nutzers in die simulierte Welt, der sogenannten Immersion.

Dafür ist einiges an Technologie, Hardware und Software erforderlich. Im Einzelnen:

• Software: VR-Entwickler designen und programmieren die virtuelle Umgebung.
• Hardware: Meist ist eine VR-Brille erforderlich, zudem optional weitere Geräte, die die Illusion der virtuellen Umgebung verstärken, z. B. Handschuhe oder Controller. Diese übertragen Impulse wie Berührungen und Schläge und geben dem Spieler ein Force-Feedback – eine spürbare Rückmeldung über die eingesetzte Kraft.
• Sensoren: Sensoren und Kameras zeichnen die Bewegungen des Nutzers auf und sorgen dafür, dass sich die VR-Umgebung entsprechend anpasst.

Alternativ lässt sich die computersimulierte Welt auch auf Flächen projizieren: In CAVE-Systemen (Cave Automatic Virtuel Environment) übernehmen Wände, Decke und Boden die Rolle des Bildschirms.

Wie funktioniert die VR-Brille?

Die VR-Brille bzw. das Head-Mounted-Display ist das wichtigste Werkzeug, wenn Sie in eine virtuelle Welt eintauchen möchten. So funktioniert es:

• Display: Im Innern der Brille befinden sich zwei stereoskopische Displays – Bildschirme, die Ihnen dasselbe Bild aus leicht verschobenen Perspektiven zeigen. So entsteht der Eindruck von räumlicher Tiefe.
• Linsen: Mehrere Linsen sorgen dafür, dass die gezeigten Bilder für das menschliche Auge scharf erscheinen.
• Lautsprecher: Je nach Ihrer Position in der Virtual-Reality-Umgebung geben integrierte Lautsprecher den Klang aus unterschiedlichen Richtungen weiter.
• Head-Tracking: Sensoren im VR-Headset reagieren auf Ihre Kopfbewegungen, um die Bewegungen auch in der virtuellen Realität wiederzugeben. Anhand von Winkel, Geschwindigkeit und Neigung wird die Umgebung neu berechnet und dargestellt.
• Eye-Tracking: Einige Headsets haben bereits die notwendige Technologie, um die Bewegung Ihrer Augen zu erfassen und die virtuelle Umgebung entsprechend anzupassen.

Was kostet eine VR-Brille?

Die Preise für VR-Brillen sind in den vergangenen Jahren deutlich gesunken. Während man für die ersten VR-Headsets noch vierstellige Summen ausgeben musste, sind günstige Produkte inzwischen schon ab rund 300 € zu haben. Meist bewegen sich die Preise je nach Qualität und Ausstattung zwischen 400 und 1.400 €.

Was ist Augmented Reality (AR)?

Bei der Augmented Reality – Deutsch: erweiterte Realität – geht es um die Ergänzung der realen Welt mit digitalen Inhalten. So funktioniert die AR:

• Das reale Umfeld wird um virtuelle Elemente erweitert. Sie bewegen sich in Ihrer echten Umgebung, können sich aber zusätzliche Infos oder Inhalte in 3D einblenden lassen.
• Damit das funktioniert, brauchen Sie die passende Visualisierungstechnik: Teilweise ist dies schon über die Kamera von Smartphone, Tablet & Co. möglich, es gibt aber auch spezielle AR-Brillen.
• Eine AR-Brille ist transparent, d. h. Sie nehmen Ihr echtes Umfeld weiterhin wahr. Über das Brillendisplay können Sie digitale Inhalte abrufen, z. B. beim Stadtbummel die Bewertungen für das Café vor Ihnen oder die Entfernung zur nächsten Bushaltestelle.
• Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig. Neben der Gaming-Industrie nutzen z. B. auch die Medizin, Architektur und Autoindustrie die Vorteile von AR.

VR – AR: Worin liegt der Unterschied?

Virtual Reality und Augmented Reality unterscheiden sich in einigen wesentlichen Punkten:

Wo wird virtuelle Realität angewendet?

Das wichtigste Anwendungsfeld für Virtual Reality ist die Gaming-Branche. Diese steht zudem auch hinter der rasanten Entwicklung der VR-Technologie. Darüber hinaus nutzen inzwischen aber auch weitere Sektoren VR für ihre Zwecke. Unter anderem diese Branchen:

• Medizin: z. B. Ausbildung, Vorbereitung auf Operationen, Schmerztherapie
• Militär: z. B. Ausbildung von Piloten und Fallschirmspringern, Rekrutierung, Gefechtssimulationen
• Architektur: z. B. Planung, virtuelle Rundgänge
• Industrie: z. B. Marketing und Vertrieb, Optimierung von Abläufen, Ausbildung
• Psychotherapie: z. B. Behandlung von posttraumatischen Belastungsstörungen, Phobien, Depressionen und Angststörungen
• Reisebranche: z. B. virtuelle Vorab-Besichtigungen, Museumsbesuche
• Einzelhandel: z. B. Einrichtungsplanung

Was ist das Metaversum?

Das Metaversum gilt als Paralleluniversum zur Realität, das durch AR- bzw. VR-Brillen zugänglich ist. Teilweise wird auch vom Internet der Zukunft gesprochen. Im Metaversum treffen sich Menschen in Form von Avataren in einem virtuellen Raum, um sich miteinander zu vernetzen. Sie können sich unterhalten, digitale Objekte wie Kunst, Kleidung oder Grundstücke kaufen und sogar mit Kryptowährungen handeln. Das Metaversum erstreckt sich über viele Lebensbereiche und kann so z. B. auch bei Projektbesprechungen oder für Lehrveranstaltungen eingesetzt werden. Meta Platforms (ehemals Facebook Inc.) hat bereits Milliarden in das eigene „Metaverse“ investiert.

Welchen Einfluss hat virtuelle Realität auf die Gesundheit?

Bislang gibt es wenige Studien zu möglichen Auswirkungen der virtuellen Realität auf die Gesundheit. Grund dafür sind unter anderem fehlende Langzeitdaten. Allerdings sind die folgenden Probleme bereits bekannt bzw. werden mit der VR in Verbindung gebracht:

• VR-Krankheit, auch Motion Sickness, ausgelöst durch die verschiedenen Wahrnehmungen von Augen und Gleichgewichtssinn. Mögliche Symptome sind z. B. Übelkeit, Kopfschmerzen und Schwindel
• Post-VR-Sadness: leichte depressive Verstimmung bei der Rückkehr in die Realität
• weitere psychische Auswirkungen, z. B. soziale Isolation und Realitätsverlust
• Suchtgefahr
• erhöhte Belastung der Halswirbelsäule durch das Gewicht des Headsets
• während der Nutzung der VR-Brille erhöhte Verletzungsgefahr in der realen Welt, da die räumliche Wahrnehmung nahezu abgeschaltet und der Gleichgewichtssinn gestört wird

Auswirkungen von VR-Brillen auf die Augen

Das Tragen eines VR-Headsets stellt für die Augen eine hohe Belastung dar. Als problematisch gilt insbesondere der geringe Abstand zwischen Auge und Display sowie die automatische Schärfeeinstellung durch die integrierten Linsen.

Diese Folgen sind denkbar, wenn auch bislang nicht wissenschaftlich erwiesen:

• Trägheit der Augen, bedingt durch das lange Sehen ohne Anpassung an die Entfernung. Daher wird empfohlen, nach der Nutzung einer VR-Brille nicht unmittelbar am Straßenverkehr teilzunehmen oder Maschinen zu bedienen.
• weitere Augenprobleme, wenn sich die Displays nicht auf den individuellen Pupillenabstand einstellen lassen.
• Schlafstörungen, die insbesondere bei abendlicher Nutzung durch das blaue Licht der Displays auftreten können.

Wie sieht die Zukunft der VR aus?

Nach wie vor zeichnet sich die VR-Industrie durch stetige Weiterentwicklung aus. Neue Produkte werden auf den Markt gebracht und die bestehende Technik verfeinert. Verbesserungen im Bereich der Hardware, z. B. eine höhere Auflösung und ein breiteres Sichtfeld, werden noch immersivere und realistischere Erlebnisse möglich machen. Die VR-Zukunft sieht zukunftsträchtig und vielversprechend aus: Prognosen gehen von einem weiteren Anstieg der Nutzer- und Absatzzahlen aus. Auf der anderen Seite kritisieren Datenschützer den unzureichenden Schutz der Privatsphäre bei der Verwendung von VR und AR. VR-Brillen können z. B. sensible Standort-, Bewegungs- und Verhaltensdaten von Benutzern sammeln und analysieren. Es besteht die Gefahr, dass diese Daten in falsche Hände geraten.