VR-Definition – Was ist Virtual Reality?

Virtuelle Realität (VR) ist ein simuliertes Erlebnis, das der realen Welt ähnelt oder sich völlig davon unterscheidet und durch den Einsatz von Computertechnologie erreicht wird. Es lässt Benutzer in eine digital konstruierte Umgebung eintauchen, mit der sie auf scheinbar greifbare Weise interagieren können, typischerweise über VR-Headsets oder mehrfach projizierte Umgebungen. Diese Headsets oder Räume sind mit Sensoren und Displays ausgestattet, die die Bewegungen des Benutzers verfolgen und das visuelle und häufig auch akustische Erlebnis entsprechend anpassen.

VR-Technologie wird in verschiedenen Bereichen eingesetzt, beispielsweise in der Unterhaltung, Bildung, Medizin und Ausbildung. Es ermöglicht Benutzern, Situationen zu erleben, die in der realen Welt entweder unmöglich, gefährlich oder teuer zu reproduzieren sind.

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

Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) sind zwei Technologien, die die Art und Weise, wie wir mit digitalen Inhalten interagieren, revolutionieren, allerdings auf deutlich unterschiedliche Weise.

AR überlagert digitale Informationen mit der realen Welt und verschmilzt virtuelle Komponenten in Echtzeit mit der Umgebung des Benutzers. AR wird über Geräte wie Smartphones, Tablets oder spezielle AR-Brillen erlebt, die mithilfe von Kameras und Sensoren computergenerierte Bilder über die Sicht des Benutzers auf die reale Welt legen. Anwendungen, die diese Technologie nutzen, reichen von Navigationshilfen, bei denen Straßen und Wegbeschreibungen in eine Live-Ansicht der Straße eingeblendet werden, bis hin zu interaktiven Lernerlebnissen, bei denen historische Persönlichkeiten oder wissenschaftliche Konzepte in Bildungsumgebungen zum Leben erweckt werden.

Im Gegensatz dazu schafft VR eine vollständig immersive digitale Umgebung, die die reale Umgebung des Benutzers ersetzt. Dieses Eintauchen wird durch VR-Headsets erreicht, die mit einem Bildschirm und Motion-Tracking-Technologie ausgestattet sind. Benutzer werden in vollständig virtuelle Räume versetzt, von simulierten Umgebungen für Schulung und Ausbildung bis hin zu fantastischen Welten zur Unterhaltung. Die Stärke von VR liegt in der Fähigkeit, eine kontrollierte Umgebung zu schaffen, die reale Situationen simuliert oder Benutzer in imaginäre Umgebungen entführt und so ein tieferes Maß an Immersion und Interaktion bietet als AR.

Ein kurzer historischer Überblick über VR

Das Konzept, simulierte Umgebungen zu schaffen, mit denen Benutzer interagieren können, lässt sich bis in die 1950er und 1960er Jahre zurückverfolgen, wobei Morton Heiligs Sensorama eines der frühesten Beispiele ist. Diese Maschine bot ein multisensorisches Erlebnis und bot visuelle, akustische, taktile und olfaktorische Reize. Den Grundstein für VR legte jedoch Ivan Sutherlands Erfindung des „Ultimate Display“ im Jahr 1968, eines am Kopf montierten Displays, das dreidimensionale virtuelle Welten präsentierte.

In den 1980er und 1990er Jahren erlebte die VR-Technologie erhebliche Fortschritte. Jaron Lanier, eine Schlüsselfigur dieser Zeit, prägte den Begriff „Virtual Reality“. Er gründete VPL Research, das frühe VR-Ausrüstung entwickelte, darunter Handschuhe und Schutzbrillen. In den 1990er Jahren kam es zu einem Anstieg des Interesses und der Investitionen in VR, und die Unterhaltungsindustrie erkundete deren Potenzial durch Arcade-Spiele und Heimsysteme. Trotz anfänglicher Begeisterung verhinderten zunächst technologische Einschränkungen und hohe Kosten eine breite Akzeptanz.

Erst im 21. Jahrhundert, mit dem Aufkommen leistungsstarker Prozessoren, fortschrittlicher Grafik und Motion-Tracking-Technologie, begann VR, sein Versprechen zu erfüllen. Unternehmen wie Oculus, HTC und Sony haben seitdem VR-Systeme entwickelt, die immersive Erlebnisse für Spiele, Bildung, Schulung und darüber hinaus bieten und die virtuelle Realität zugänglicher und effektiver als je zuvor machen.

Merkmale von Virtual-Reality-Systemen

Virtual-Reality-Systeme sollen Benutzer in eine digitale Umgebung eintauchen lassen, die sich real anfühlt. Dieses Eintauchen wird durch mehrere Kernfunktionen erreicht:

• Dreidimensionale (3D) Umgebungen. VR-Systeme erzeugen 3D-Räume, in denen Benutzer navigieren und interagieren können. Diese Umgebungen reichen von realistischen Simulationen der realen Welt bis hin zu fantastischen Landschaften, die alle so gestaltet sind, dass sie ein Gefühl von Tiefe und Raum vermitteln.
• Head-Mounted-Displays (HMDs). Als eine der bekanntesten Komponenten der VR-Technologie werden HMDs wie Schutzbrillen über den Augen getragen und blockieren die äußere Umgebung, sodass sie dem Benutzer die virtuelle Welt direkt präsentieren. Diese Displays sind mit Sensoren ausgestattet, die die Kopfbewegungen des Benutzers verfolgen und die Perspektive in der virtuellen Welt entsprechend anpassen.
• Bewegungsverfolgung. VR-Systeme umfassen häufig Bewegungsverfolgungstechnologie mit Kameras, Sensoren und manchmal Handschuhen oder Handsteuerungen. Diese Funktion verfolgt die Bewegung des Kopfes, der Hände und manchmal auch des gesamten Körpers des Benutzers und ermöglicht so Interaktionen innerhalb der virtuellen Umgebung, die sich natürlich und intuitiv anfühlen.
• Audio-Immersion. Um das Eintauchen noch weiter zu verbessern, wird räumliche Audiotechnologie eingesetzt, bei der es so aussieht, als kämen die Klänge von bestimmten Orten im virtuellen Raum. Dadurch kann sich die Umgebung realer anfühlen und Benutzern die Navigation und Interaktion mit der virtuellen Welt erleichtert werden.
• Haptisches Feedback. Um den Tastsinn zu simulieren, verfügen einige VR-Systeme über haptische Feedback-Geräte wie Handschuhe oder Controller, die vibrieren oder Kraft ausüben. Dieses Feedback kann das Gefühl beim Berühren von Objekten simulieren und dem virtuellen Erlebnis eine realistischere Ebene verleihen.
• Interaktivität. VR-Umgebungen sind nicht nur passiv; Sie sind für die Interaktion konzipiert. Ganz gleich, ob es darum geht, Objekte zu manipulieren, sich an virtuellen Aktivitäten zu beteiligen oder durch Räume zu navigieren, Benutzer können in der VR-Welt aktive Rollen übernehmen.
• Skalierbarkeit und Zugänglichkeit. Moderne VR-Systeme sind für ein breites Anwendungsspektrum konzipiert, von einfachen Smartphone-basierten Viewern, die grundlegende VR-Erlebnisse bieten, bis hin zu High-End-Setups mit leistungsstarken Rechenressourcen für anspruchsvollste Simulationen.

Wie funktioniert VR?

Hier finden Sie eine Schritt-für-Schritt-Erklärung zur Funktionsweise von VR:

1. Erstellen einer virtuellen Umgebung. Der erste Schritt ist die Schaffung einer digitalen 3D-Umgebung. Dies kann alles sein, von einer realistischen Simulation eines realen Ortes bis hin zu einer völlig fiktiven Szene. Diese Umgebungen werden mithilfe spezieller Software von Designern und Entwicklern erstellt, die Objekte, Texturen und Physik modellieren, um das Erlebnis so realistisch oder fantastisch wie gewünscht zu gestalten.
2. Umgebung anzeigen. Die 3D-Umgebung wird dann über ein HMD- oder VR-Headset angezeigt. Dieses Gerät enthält einen oder zwei kleine Bildschirme, die dem Benutzer die virtuelle Umgebung anzeigen. Zwischen den Bildschirmen und den Augen platzierte Linsen verwandeln die flachen Bilder in ein stereoskopisches 3D-Erlebnis und erzeugen ein Gefühl von Tiefe.
3. Verfolgen Sie die Bewegung des Benutzers. Um auf natürliche Weise mit der virtuellen Umgebung interagieren zu können, muss das System die Bewegungen des Benutzers, insbesondere des Kopfes und der Hände, verfolgen. Dies wird durch verschiedene Sensoren im HMD und manchmal durch zusätzliche Geräte wie im Raum platzierte Kameras, Handsteuerungen und tragbare Sensoren erreicht. Diese Geräte verfolgen Bewegungen und passen die Sicht des Benutzers in der virtuellen Welt an, sodass es sich anfühlt, als würde er sich tatsächlich umschauen oder sich in diesem Raum bewegen.
4. Rendern der Umgebung. Während der Benutzer mit der Umgebung interagiert, rendert ein Computer oder eine Spielekonsole die virtuelle Welt in Echtzeit. Das heißt, es berechnet anhand der Bewegungen und Interaktionen des Benutzers, wie jedes neue Bild aussehen soll. Dieser Prozess erfordert erhebliche Rechenleistung, um eine reibungslose und realistische Bewegung aufrechtzuerhalten, weshalb High-End-VR-Systeme häufig eine leistungsstarke Leistung benötigen Prozessoren und Grafikkarten.
5. Bereitstellung von Audio- und haptischem Feedback. Um das Eintauchen noch weiter zu verbessern, nutzen VR-Systeme räumliches Audio und haptisches Feedback. Räumliche Audioanwendungen Algorithmen um zu simulieren, wie sich Schall in einem 3D-Raum ausbreitet, sodass es so aussieht, als kämen Geräusche aus bestimmten Richtungen und Entfernungen. Haptisches Feedback, das über tragbare Geräte wie Handschuhe oder Handheld-Controller bereitgestellt wird, simuliert den Tastsinn durch Anwendung von Kraft, Vibration oder Bewegung, um das Gefühl der Berührung oder Interaktion mit Objekten in der virtuellen Welt nachzuahmen.
6. Benutzerinteraktion. Der Benutzer kann auf verschiedene Arten mit der virtuellen Umgebung interagieren, von einfachen Bewegungen wie Umsehen, Gehen oder Zeigen bis hin zu komplexeren Interaktionen wie dem Aufheben von Objekten, dem Manipulieren von Werkzeugen oder der Teilnahme an virtuellen Aktivitäten. Diese Interaktion wird durch die Eingabegeräte des Systems (z. B. Controller, Handschuhe oder sogar Sprachbefehle) erleichtert und ist nur durch die Fähigkeiten der Software und die Präzision der Hardware begrenzt.

VR-Typen

Die gebräuchlichste Klassifizierung von VR-Typen umfasst Folgendes:

• Nicht immersive VR. Bietet ein virtuelles Erlebnis mit minimaler Isolation von der realen Welt, oft durch ein Computer- oder Videospiel, bei dem der Benutzer sich seiner physischen Umgebung bewusst bleibt.
• Halbimmersive VR. Bietet ein ansprechenderes Erlebnis durch die Projektion digitaler Umgebungen auf große Bildschirme oder über Head-Mounted-Displays und ermöglicht dennoch eine gewisse Verbindung zur realen Welt.
• Vollständig immersive VR. Versetzt den Benutzer vollständig in eine digitale Welt und nutzt am Kopf angebrachte Displays, Bewegungsverfolgung und haptisches Feedback, um das Bewusstsein für die physische Welt zu eliminieren.

VR-Hardware

Virtuelle Realität (VR) Hardware umfasst eine Reihe von Geräten, mit denen Benutzer in virtuelle Umgebungen eintauchen können. Im Mittelpunkt dieses Aufbaus steht das Head-Mounted-Display, ein über den Augen getragenes Gerät zur Darstellung der virtuellen Welt, das häufig mit integrierten Bewegungssensoren zur Verfolgung von Kopfbewegungen ausgestattet ist.

Zu den weiteren Peripheriegeräten gehören Bewegungssteuerungen, die es Benutzern ermöglichen, durch Handbewegungen mit der virtuellen Umgebung zu interagieren, und Trackingsysteme, die die Position des Benutzers innerhalb eines physischen Raums überwachen, um Bewegungen genau in die virtuelle Welt zu übertragen. Haptische Feedback-Geräte wie Handschuhe oder Anzüge sorgen für taktile Empfindungen und verbessern das Eintauchen, indem sie die Berührung und das Gefühl virtueller Objekte simulieren.

VR-Zubehör

Virtual Reality (VR)-Zubehör verbessert das immersive Erlebnis, indem es zusätzliche Möglichkeiten zur Interaktion mit virtuellen Umgebungen bietet oder den Komfort und die Funktionalität von VR-Systemen verbessert. Zu diesen Zubehörteilen gehören Bewegungssteuerungen, die physische Handbewegungen in digitale Aktionen umwandeln, haptische Rückmeldungsgeräte wie Handschuhe oder Westen, die Berührungen oder Stöße simulieren, und omnidirektionale Laufbänder, die es Benutzern ermöglichen, auf engstem Raum in jede Richtung zu gehen oder zu laufen und so eine natürlichere Methode bieten sich durch virtuelle Räume zu bewegen.

Weiteres Zubehör wie fortschrittliche Audio-Headsets sorgen für räumliche Klanggenauigkeit. Eye-Tracking-Module und zusätzliche Sensoren können die Benutzerinteraktion weiter verfeinern, indem sie es den Systemen ermöglichen, präziser darauf zu reagieren, wohin der Benutzer schaut oder sich bewegt.

VR-Software

Virtual-Reality-Software ist eine weit gefasste Kategorie, die Anwendungen, Tools und Plattformen umfasst, die zum Erstellen und Erleben immersiver virtueller Umgebungen verwendet werden. Diese Software reicht von Entwicklungsplattformen wie Unity und Unreal Engine, die es Entwicklern ermöglichen, komplexe VR-Erlebnisse zu erstellen und zu entwerfen, bis hin zu Anwendungen für Endbenutzer, wie VR-Spiele, Bildungssimulationen und Trainingsprogramme.

VR-Software muss 3D-Grafiken effizient rendern, Benutzereingaben verwalten und Echtzeitinteraktionen im virtuellen Raum verarbeiten, um ein nahtloses und immersives Erlebnis zu gewährleisten. Es enthält häufig auch erweiterte Funktionen wie räumliches Audio, Physiksimulationen usw künstliche Intelligenz um Realismus und Interaktivität zu verbessern.

Praktische Anwendungen von VR

VR hat in verschiedenen Branchen praktische Anwendungen gefunden, traditionelle Ansätze verändert und neue Möglichkeiten für Engagement, Lernen und Betrieb geschaffen. Hier sind einige der Schlüsselbereiche, in denen VR einen Einfluss hat:

• Schul-und Berufsbildung. VR bietet immersive Lernerfahrungen für Studenten und Berufstätige und ermöglicht realistische Simulationen komplexer Verfahren, wie z. B. Operationen für Medizinstudenten oder Maschinenbedienung für Ingenieure, ohne die Risiken, die mit der Praxis im wirklichen Leben verbunden sind.
• Gesundheitswesen. Über das Training hinaus wird VR für die Therapie, einschließlich der Schmerzbehandlung und Rehabilitation, eingesetzt, indem Patienten in Umgebungen eintauchen, die von Beschwerden ablenken oder bei der Wiederherstellung motorischer Fähigkeiten nach einer Verletzung helfen.
• Unterhaltung. Die Unterhaltungsindustrie hat sich VR für Spiele zu eigen gemacht, um den Spielern tiefgreifende Erlebnisse zu bieten, aber auch für virtuelle Konzerte und Veranstaltungen, die es Benutzern ermöglichen, Live-Auftritte bequem von zu Hause aus zu erleben.
• Immobilien und Architektur. Mit VR-Touren können potenzielle Käufer Immobilien aus der Ferne erkunden, während Architekten VR nutzen, um Entwürfe vor Baubeginn zu visualisieren und zu verfeinern.
• Verkauf. Virtuelle Geschäfte ermöglichen es Kunden, Produkte in einer 3D-Umgebung zu durchsuchen und mit ihnen zu interagieren, was das Online-Einkaufserlebnis verbessert und vor dem Kauf eine detaillierte Vorschau der Artikel bietet.
• Tourismus. VR-Reiseerlebnisse bieten virtuelle Rundgänge zu Reisezielen auf der ganzen Welt. Sie vermitteln denjenigen, die sie nicht persönlich besuchen können, einen Eindruck vom Reisen oder helfen Reisenden bei der Planung ihrer Reisen, indem sie Sehenswürdigkeiten im Voraus erkunden.
• Militär. Das Militär setzt VR für Trainingssimulationen ein, um Soldaten in einer kontrollierten und sicheren Umgebung auf verschiedene Szenarien vorzubereiten, denen sie im Feld begegnen könnten, vom Kampftraining bis hin zu medizinischen und technischen Aufgaben.
• Automobilindustrie. VR wird für die Konstruktion und Erprobung neuer Fahrzeuge eingesetzt und ermöglicht es Ingenieuren und Designern, Prototypen zu untersuchen und die Ergonomie und Aerodynamik von Fahrzeugen zu testen, ohne dass physische Modelle erforderlich sind.
• Weltraumforschung. Agenturen wie die NASA nutzen VR, um Weltraumumgebungen für das Astronautentraining zu simulieren, sie auf Aufgaben vorzubereiten, die sie auf Missionen ausführen werden, und sogar um Rover und andere Ausrüstung aus der Ferne zu steuern.
• Psychische Gesundheit. VR-Therapien werden zur Behandlung psychischer Erkrankungen wie Angststörungen, posttraumatischer Belastungsstörung und Phobien erforscht, indem Patienten schrittweise in einer kontrollierten und sicheren virtuellen Umgebung ihren Auslösern ausgesetzt werden.