Virtual-Reality - Technologie und Anwendungsmöglichkeiten

17.07.2015 um 17:21 Uhr

Liebe Leser,

Virtual-Reality (VR) kam im Jahr 2012 auf einmal wieder in den Fokus, als Oculus-Gründer Palmer Luckey seine Idee, eine Video-Brille zu entwickeln, auf der Crowdfunding-Plattform Kickstarter vorstellte. VR ist bereits seit Jahrzehnten ein Menschheitstraum und es hat bereits in der Vergangenheit eine Vielzahl an Versuchen gegeben, diesen Traum in die Realität umzusetzen. Die Gründe des Scheiterns waren vielfältig, aber am Ende meist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die technologische Entwicklung zum jeweiligen Zeitpunkt noch nicht weit genug war. Als Flaschenhälse galten neben der unzureichenden Rechenleistung die damaligen Displays, die weder hochauflösend, noch schnell genug waren, um ein überzeugendes Benutzererlebnis zu ermöglichen.

Diese beiden Probleme sind heute durch technischen Fortschritt eliminiert worden: Die Rechenleistung ist nach dem Mooreschen Gesetz kontinuierlich gewachsen und die Displaytechnik hat insbesondere durch die aktuellen Entwicklungen auf den Smartphone- und Tablet-Markt rasante Fortschritte erzielt. Weil die technischen Grundvoraussetzungen nun ideal und die Möglichkeiten dieser Technologie schier unbegrenzt sind, wird VR von vielen Branchenkennern und Analysten als zukunftsrelevant betrachtet – zurecht wie wir finden. Auch die aufkommenden Wettbewerber haben das Potenzial gewittert: Neben Oculus, das von Facebook gekauft wurde, möchten auch Sony mit einer VR-Brille für die Spielekonsole PlayStation 4 und der Betreiber der Spieleplattform Steam in Kooperation mit HTC den Markt betreten. Weiterhin ist Microsoft mit einer Augmented-Reality-Brille im Rennen, während es bei Google und Apple zumindest Gerüchte gibt, dass man sich für Virtual-Reality interessiere.

Videospiele werden sicher das erste, aber nicht das letzte Anwendungsgebiet von VR sein: Oculus, Sony und Valve haben explizit Spieler im Visier. Wir vermuten allerdings, dass es sich hierbei lediglich um den Startschuss für VR handeln wird: Das größte soziale Netzwerk Facebook hat Oculus sicher nicht allein aus reiner Freude am Spielen übernommen. CEO Marc Zuckerberg äußerte sich derweilen schon häufiger über das Potenzial von VR in unserem sozialen Miteinander.

VR-Brillen stehen vor der Herausforderung, erst einmal in der Gesellschaft akzeptiert zu sein, bevor der große Durchbruch gelingen kann. Wer Anfang der 90er Jahre einen Abend vor dem heimischen Computer verbrachte, wurde als Nerd abgestempelt. Heute wird derjenige als Nerd abgestempelt, der es nicht tut. Im Idealfall läuft die Entwicklung bei VR ähnlich. Selbstverständlich wird es Kritiker geben, die den Anwendern und Spielern vorwerfen, der Realität entfliehen zu wollen – das gab es bei dem Aufkommen von Computern, dem Internet und Videospielen ebenso. Heute sind jedoch alle drei Technologien in der Mitte der Gesellschaft angekommen und nicht wegzudenken. Das gleiche Potenzial sehen wir auch bei VR: Wenn sich die Technologie erst einmal bei Spielen etabliert hat, werden vermutlich auch andere Branchen mit anderen Anwendungsfeldern was Potenzial wittern. In diesem Artikel möchten wir daher erörtern, welche Möglichkeiten VR neben Videospielen außerdem bietet. Anschließen werden einige interessante Gadgets vorgestellt, die das Benutzererlebnis von VR nochmals verbessern sollen und die für viele Anwendungen zwingend notwendig sind. Zuletzt soll die Hardware-Seite der Technologie durchleuchtet werden: Wie ist eine VR-Brille aufgebaut, welche Komponenten sind enthalten und welche Hardwarehersteller profitieren?

VR macht’s möglich: Anwendungsmöglichkeiten neben Videospielen

Videospiele werden definitiv das erste und wichtigste Anwendungsfeld für VR sein, das es der Technologie ermöglicht, sich in der Gesellschaft zu etablieren. Langfristig warten jedoch auch zahlreiche andere Möglichkeiten, die durch VR realisiert werden können. Ein Beispiel, das neben Videospielen nun auch schon seit geraumer Zeit durch die Medien geistert, sind VR-Filme. Diese Filme unterscheiden sich von klassischen Filmen in der Hinsicht, dass vom Standpunkt der Kamera ein breiterer Sichtwinkel bis zu 360° eingefangen und das Material optional stereoskopisch – also für eine dreidimensionale Wiedergabe – aufgenommen wird. Zuschauer, die sich nun mit einer VR-Brille das Material ansehen, können komplett in die Perspektive der Kamera eintauchen und durch Drehen des Kopfes das komplette aufgenommene Sichtfeld einsehen. Der Zuschauer wird quasi virtuell an einen Ort transportiert, an dem er sich zwar nicht physisch bewegen, in den er aber zumindest als Beobachter komplett eintauchen kann.

Wo macht der Einsatz einer solchen Technologie Sinn? Grundsätzlich ist der Aufwand für 360°-Filme ungleich höher, bietet sich aber für bestimmte Formate an – beispielsweise für Sport-Events oder Konzerte. Wer träumt nicht davon, sich zuhause auf seine gemütliche Couch zu setzen, die VR-Brille aufzusetzen und das Spielgeschehen von den besten Loge-Plätzen aus zu beobachten? Wer möchte nicht einem Konzert seiner Lieblingsband aus nächster Nähe beiwohnen ohne dabei von einer wilden Menschenmenge erdrückt zu werden und sein Trommelfell zu opfern? 360°-Material bietet sich immer dann an, wenn der Zuschauer in der Perspektive eines Beobachters befindet und das Bild halbwegs ruhig ist. Schnelle Actionfilme mit aufwendigem Schnitt würden den Zuschauer dagegen eher überfordern und sollten daher besser auf der Leinwand und dem Fernseher bleiben. Im Gegensatz dazu können jedoch etwa Dokumentationen eine neue Qualität bekommen. Dass dies keine Zukunftsvision mehr ist, beweist ein Film-Projekt der UN, bei dem der 360°-Film „Clouds over Sidra“ über die Situation der Flüchtlinge in Syrien produziert wurde. Die ersten Meinungen sagen, dass das Filmerlebnis sehr intensiv und mitreißend war.

Aus technischer Sicht benötigt es für VR-Videos drei unerlässliche Komponenten: Zum einen sind spezielle Kamera-Rigs von Nöten, mit denen die Aufzeichnung von 360°-Videos möglich ist. Weiterhin müssen Nutzer das Material über eine zugeschnittene Plattform ansehen können und zuletzt ist natürlich eine VR-Brille eine zwingende Voraussetzung für die Wiedergabe. Inzwischen gibt es bereits einige Kameras, die in der Lage sind, 360°-Videos aufzunehmen. Unter anderem ist der Action-Kamera-Hersteller GoPro in den Markt eingestiegen und hat zahlreiche Rigs vorgestellt, auf denen GoPro-Kameras installiert werden können. Die Aufnahmen können anschließend zu 360°-Material zusammengefügt werden. Als Plattform drängt sich YouTube in den Vordergrund: Seit einigen Monaten unterstützt die Google-Tochter inzwischen die Wiedergabe von 360°-Videos. Nun fehlen nur noch marktreife VR-Brillen, mit denen der Nutzer das Material ansehen kann. Allerdings dürfte es bereits spätestens im Frühjahr nächsten Jahres soweit sein, wenn die Konsumenten-Version der Oculus Rift im Handel erhältlich sein wird.

In welchen Bereichen könnte VR ebenfalls eine größere Bedeutung erlangen? Ein fast schon klassischer Anwendungsfall ist die Trainingssimulation. Beispielsweise wird VR im Militär bereits seit Jahren für die Ausbildung von Soldaten verwendet. Die Simulationsmöglichkeiten reichen hier vom Fallschirmsprung über das Panzerfahren und Fliegen bis hin zu spezifischen Übungen beispielsweise bei einer Geiselbefreiung. Dadurch, dass die Technologie demnächst für Jedermann erhältlich sein wird, können auch die Möglichkeiten für die Trainingssimulation erweitert werden. Denkbar wäre beispielsweise die Simulation eines Operationssaals für angehende Chirurgen, Flugsimulation für Piloten oder aber Schifffahrtssimulation für die Marine.

Auch unser konventionelles Büro-Gefüge könnte sich durch VR langfristig starken Veränderungen unterziehen. Wer benötigt noch Bildschirme, wenn diese auch über VR simuliert werden können. Microsoft demonstrierte bereits diese Möglichkeit virtuell erzeugbarer Bildschirme in den Demos der Augmented-Reality-Brille „HoloLens”.

Gadgets rund um VR: Wie wir zukünftig mit der virtuellen Realität interagieren

Ein nicht zu vernachlässigender Punkt bei der Umsetzung von VR-Anwendungen ist die Tatsache, dass die Bewegung der eigenen Hände und Füße zunächst nicht in der virtuellen Realität dargestellt wird. Es sind also weitere Technologien notwendig, um eine Interaktion mit der Umgebung zu ermöglichen. Die Möglichkeiten reichen von Tastatur & Maus über (spezielle) Controller bis hin zur automatisierten Erfassung von Gesten durch Sensorik und ohne direkte Eingabehilfen.

Oculus hat zu diesem Zweck bei der letzten Präsentation angekündigt, mit der finalen VR-Brille einen Controller von Microsoft mitzuliefern um eine gemeinsame Grundlage für alle Spieleentwickler zu schaffen. Dieser erlaubt es jedoch nur, Dinge im Spiel zu steuern, jedoch nicht mit Dingen zu interagieren. Zu diesem Zweck hat das Unternehmen zusätzlich zwei kabellose Controller „Oculus Touch“ vorgestellt, die dank eines Bewegungssensors die Bewegungen der eigenen Hände nachvollziehen und diese in der virtuellen Realität abbilden. Damit ist es beispielsweise problemlos möglich, typische Aktionen wie das Schießen eines Gewehres und das Greifen nach Gegenständen in der digitalen Umgebung zu simulieren. Wenn die Technik ausgereifter ist, wird sich jedoch vermutlich langfristig eine Gestensteuerung durchsetzen, die bis auf einen Sensor keiner weiteren Hilfsmittel bedarf.

Es bestehen aktuell bereits Möglichkeiten, Geh- und Laufbewegungen in der virtuellen Realität abzubilden. Zu diesem Zweck wird eine Art Laufband eingesetzt, das die Bewegungen des Benutzers einfängt und diese direkt an die virtuelle Realität überträgt. Auf den ersten Blick ist das selbstverständlich für Spieler hochinteressant – könnte aber auch bei anderen Anwendungen von Nutzen sein. Niemand hat beispielsweise Lust, sich eine Stunde im Fitnessstudio auf ein langweiliges Laufband zu stellen. Mit einer geeigneten virtuellen Umgebung kann die körperliche Pflicht in eine unterhaltsame Freizeitaktion umgewandelt werden. Auch hier ist die Reihe an Ideen und Möglichkeiten lang, die mit dem gegebenen Equipment umgesetzt werden können.

Oculus Rift aufgebohrt: Diese Hardwarehersteller sind mit an Board!

Hardwareseitig ist für die Umsetzung von Virtual-Reality insbesondere das Display von großer Bedeutung. Da das Bild einer VR-Brille den kompletten Sichtbereich abdeckt, muss die Auflösung des Displays entsprechend hoch sein. Weiterhin muss die Reaktionszeit des Displays extrem niedrig sein: Allein leichte Verzögerungen nimmt der Mensch als eine Abweichung von der Realität wahr, was unter anderem zu Beschwerden wie der Bewegungskrankheit (Seekrankheit) führen kann. Die Internetseite ifixit.com hat die letzte Entwicklerversion der Oculusbrille „DK2“ auseinandergenommen und die Komponenten aufgeschlüsselt. Das Display stammt von Samsung, ist 5,7 Zoll groß und löst mit 960 x 1080 Pixeln für jedes Auge auf. Die Auflösung wird von der Community noch als etwas zu gering eingeschätzt, weswegen man für die Konsumentenversion auf eine höhere Auflösung hofft. Das Bildmaterial auf dem Display wird anschließend mithilfe zweier Linsen gekrümmt, sodass das Bild für Benutzer am Ende möglichst natürlich erscheint.

Als Halbleiter-Zulieferer sind unter anderem Toshiba für das HDMI-Interface, Invensense für den Bewegungssensor, Cypress Semiconductor für den USB-Controller, Texas Instruments für das Stromversorgungsmodul des Displays und außerdem STMicroelectronics mit einem Prozessor und einem Stromrichter vertreten. Je nach Erfolg von VR dürften auch diese Unternehmen von diesem Trend langfristig profitieren.

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