Was ist Virtual Reality

Virtual Reality (VR) ist eine simulierte Erfahrung, die der realen Welt ähnlich sein kann oder sich von ihr völlig unterscheidet. Zu den Anwendungen von Virtual Reality gehören Unterhaltung (z. B. Videospiele) und Bildung (z. B. medizinische oder militärische Ausbildung). Weitere verschiedene Arten von VR-ähnlicher Technologie sind Augmented Reality und Mixed Reality, manchmal auch als Extended Reality oder XR bezeichnet.

Derzeitige Standard-Virtual-Reality-Systeme verwenden Virtual-Reality-Headsets oder Multiprojektionsumgebungen, um realistische Bilder, Töne und andere Empfindungen zu erzeugen, die die physische Anwesenheit eines Benutzers in einer virtuellen Umgebung imitieren. Eine Person, die Virtual-Reality-Geräte verwendet, kann sich in der künstlichen Welt umsehen, sich in ihr bewegen und mit virtuellen Funktionen oder Gegenständen interagieren. Der Effekt wird in der Regel durch VR-Headsets erzeugt, die aus einem kopfgetragenen Display mit einem kleinen Bildschirm für die Augen bestehen, kann aber auch durch speziell gestaltete Räume mit mehreren großen Bildschirmen erzeugt werden. Die virtuelle Realität umfasst in der Regel auditives und Video-Feedback, kann aber auch andere Formen von sensorischem und erzwungenem Feedback durch haptische Technologie ermöglichen.

Formulare und Methoden

Eine Methode zur Implementierung von Virtual Reality ist die simulationsbasierte Virtual Reality. Beispielsweise vermitteln Fahrsimulatoren dem Fahrer an Bord den Eindruck, dass er tatsächlich ein Fahrzeug fährt, indem sie die durch die Eingaben des Fahrers verursachte Bewegung des Fahrzeugs vorhersagen und die entsprechenden visuellen, Bewegungs- und Tonsignale an den Fahrer zurückgeben.

Bei der avatar bildbasierten virtuellen Realität können Personen sowohl in Form eines realen Videos als auch in Form eines Avatars an der virtuellen Umgebung teilnehmen. Man kann an der verteilten virtuellen 3D-Umgebung in Form eines herkömmlichen Avatars oder eines realen Videos teilnehmen. Die Benutzer können ihre eigene Art der Teilnahme basierend auf den Möglichkeiten des Systems auswählen.

In der Projektor-basierten virtuellen Realität spielt die Modellierung der realen Umgebung eine wichtige Rolle in verschiedenen Virtual-Reality-Anwendungen, z. B. bei der Roboternavigation, der Strukturmodellierung und der Flugzeugsimulation. Bildbasierte Virtual-Reality-Systeme sind in der Computergrafik- und Computer-Vision-Gemeinde immer beliebter geworden. Bei der Erstellung realistischer Modelle ist es wichtig, die erfassten 3D-Daten genau zu erfassen; typischerweise wird eine Kamera für die Modellierung kleiner Objekte im Nahbereich verwendet.

Bei der Desktop-basierten virtuellen Realität wird eine virtuelle 3D-Welt auf einem gewöhnlichen Desktop-Display gerendert, ohne dass spezielle VR-Positionsverfolgungsgeräte verwendet werden. Als Beispiel können viele moderne Ego-Videospiele dienen, die verschiedene Auslöser, reaktionsfähige Charaktere und andere derartige interaktive Geräte verwenden, um dem Benutzer das Gefühl zu geben, sich in einer virtuellen Welt zu befinden. Ein häufiger Kritikpunkt an dieser Form der Immersion ist, dass es kein Gefühl für die periphere Sicht gibt, was die Fähigkeit des Benutzers einschränkt, zu wissen, was um ihn herum vor sich geht.

Ein Head-Mounted Display (HMD) lässt den Benutzer mehr in eine virtuelle Welt eintauchen. Ein Virtual-Reality-Headset umfasst typischerweise zwei kleine, hochauflösende OLED- oder LCD-Monitore, die für jedes Auge ein separates Bild für eine stereoskopische grafische Darstellung einer virtuellen 3D-Welt liefern, ein binaurales Audiosystem, Positions- und Rotations-Echtzeit-Kopf-Tracking für sechs Bewegungsgrade. Zu den Optionen gehören eine Bewegungssteuerung mit haptischem Feedback für die physische Interaktion innerhalb der virtuellen Welt auf intuitive Weise mit wenig bis gar keiner Abstraktion und ein omni direktionales Laufband für eine größere physische Bewegungsfreiheit, das dem Benutzer eine Fortbewegung in jede Richtung ermöglicht.

Augmented Reality (AR) ist eine Art von Virtual-Reality-Technologie, die das, was der Benutzer in seiner realen Umgebung sieht, mit digitalen Inhalten kombiniert, die von Computersoftware erzeugt werden. Die zusätzlichen Software-generierten Bilder mit der virtuellen Szene verbessern in der Regel in gewisser Weise das Aussehen der realen Umgebung. AR-Systeme übertragen virtuelle Informationen über eine Kamera-Live-Übertragung in ein Headset oder eine intelligente Brille oder über ein mobiles Gerät, wodurch der Benutzer die Möglichkeit erhält, dreidimensionale Bilder zu betrachten.

Mixed Reality (MR) ist die Verschmelzung der realen Welt mit virtuellen Welten, um neue Umgebungen und Visualisierungen zu schaffen, in denen physische und digitale Objekte nebeneinander existieren und in Echtzeit interagieren.

Software

Die Virtual Reality Modelling Language (VRML), erstmals 1994 vorgestellt, war für die Entwicklung von "virtuellen Welten" ohne Abhängigkeit von Headsets gedacht. 1997 wurde dann das Web3D-Konsortium gegründet, um Industriestandards für webbasierte 3D-Grafiken zu entwickeln. Aus dem VRML-Framework entwickelte das Konsortium dann X3D als archivierbaren, quelloffenen Standard für die webbasierte Verteilung von VR-Inhalten. WebVR ist eine experimentelle JavaScript-Anwendungsprogrammierschnittstelle (API), die Unterstützung für verschiedene Virtual-Reality-Geräte, wie z. B. HTC Vive, Oculus Rift, Google Cardboard oder OSVR, in einem Webbrowser bietet.

Hardware

Parameter für das Gefühl der Immersion in der virtuellen Realität sind eine hohe Bildrate (mindestens 95 fps) sowie eine geringe Latenz. Moderne Virtual-Reality-Headset-Displays basieren auf Technologien, die für Smartphones entwickelt wurden. Dazu gehören: Gyroskope und Bewegungssensoren zur Verfolgung der Kopf-, Körper- und Handposition, kleine HD-Bildschirme für stereoskopische Anzeigen sowie kleine, leichte und schnelle Computerprozessoren.

Die unabhängige Produktion von VR-Bildern und -Videos hat parallel zur Entwicklung von erschwinglichen omni direktionalen Kameras, auch bekannt als 360-Grad-Kameras oder VR-Kameras, zugenommen, die in der Lage sind, interaktive 360-Fotos aufzunehmen, wenn auch mit relativ niedrigen Auflösungen oder in stark komprimierten Formaten für das Online-Streaming von 360-Videos. Die Photogrammetrie hingegen wird zunehmend dazu verwendet, mehrere hochauflösende Fotos zu kombinieren, um detaillierte 3D-Objekte und Umgebungen in VR-Anwendungen zu erstellen.

Um ein Gefühl der Immersion zu erzeugen, werden spezielle Ausgabegeräte benötigt, um virtuelle Welten darzustellen. Bekannte Formate sind Head-Mounted-Displays oder die CAVE. Um einen räumlichen Eindruck zu vermitteln, werden zwei Bilder erzeugt und aus unterschiedlichen Perspektiven dargestellt (Stereoprojektion). Es gibt verschiedene Technologien, um das relevante Bild auf das rechte Auge zu bringen. Man unterscheidet zwischen aktiven (z.B. Shutter brillen) und passiven Technologien (z.B. Polarisationsfilter oder Infitec).

Für die Interaktion mit der virtuellen Welt werden spezielle Eingabegeräte benötigt. Dazu gehören die 3D-Maus, der kabelgebundene Handschuh, Motion-Controller und optische Tracking-Sensoren. Die Steuerungen verwenden in der Regel optische Verfolgungsgeräte (hauptsächlich Infrarotkameras) zur Ortung und Navigation, so dass sich der Benutzer ohne Kabel frei bewegen kann. Einige Eingabegeräte geben dem Benutzer eine Kraftrückmeldung an die Hände oder andere Körperteile, so dass sich der Mensch über Haptik und Sensorik als weitere Sinneseindrücke in der dreidimensionalen Welt orientieren und realistische Simulationen durchführen kann. Dies gibt dem Betrachter ein Gefühl der Orientierung in der künstlichen Landschaft. Zusätzliches haptisches Feedback kann durch omni direktionale Laufbänder (die das Gehen im virtuellen Raum durch reale Gehbewegungen steuern) und Vibrationshandschuhe und -anzüge erreicht werden.

Mit Virtual-Reality-Kameras können Sie VR-Fotos mit 360-Grad-Panorama-Videos aufnehmen. 360-Grad-Kameraaufnahmen können mit virtuellen Elementen gemischt werden, um Realität und Fiktion durch Spezialeffekte zu verschmelzen. VR-Kameras gibt es in verschiedenen Größen und mit einer unterschiedlichen Anzahl von Objektiven, die in der Kamera installiert sind.

Virtuelle Realität bei Van Zijtveld Consulting

Bei Van Zijtveld Consulting arbeiten wir schon seit geraumer Zeit mit Virtual Reality, sowohl für Standardsoftware wie Google Earth als auch für prozesstechnische Installationen. Mit Virtual Reality können Sie durch Ihr Gebäude oder Ihre Anlage gehen, ohne auch nur einen Stein zu legen.

Auf der Grundlage eines 3D-Modells, ob von Van Zijtveld Consulting erstellt oder nicht, erstellen wir eine virtuelle Umgebung, mit der Sie durch Ihr Gebäude oder Ihre Anlage navigieren können. Die Erfahrung, die Sie dabei machen, ist beispiellos und ermöglicht es Ihnen, sich ein Bild von Ihrem Gebäude oder Ihrer Anlage zu machen, ohne physisch anwesend zu sein.

Was die Zukunft bringt

Die Entwicklungen im Bereich der Virtual Reality stehen nicht still. Wir bei Van Zijtveld Consulting sind uns dessen bewusst und wissen, dass dies ein aufstrebendes Marktsegment ist, das in Zukunft immer mehr genutzt werden wird. Wir sehen das jetzt sowohl im Kleinen als auch im Großen. Wir werden uns daher ständig weiterentwickeln, um Ihnen die neuesten Entwicklungen anbieten zu können. Virtual Reality ist bereits eine unserer Möglichkeiten, aber auch in einer späteren Phase wird die Verschmelzung von Realität und Virtual Reality Teil unserer Dienstleistung werden.

Wenn Sie mehr über die Möglichkeiten wissen möchten, die wir Ihnen bieten können, nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf.