Was ist Virtuelle Realität (VR)?

Virtuelle Realität (Virtual Reality - VR) ist eine computergenerierte interaktive virtuelle Umgebung mit Bild (3D) und in vielen Fällen auch Ton. Es handelt sich um eine künstlich erzeugte, digitale Welt. Diese umgibt den Nutzer vollständig, sodass die physische Realität ausgeblendet wird.

Der User kann sich in der virtuellen Realität bewegen und mit dem Gesehenen interagieren. Das macht das Eintauchen in die virtuellen Welten besonders intensiv. Diese wird über Großbildleinwände, in speziellen Räumen (Cave Automatic Virtual Environment, kurz CAVE) oder über ein Head-Mounted-Display (Video- bzw. VR-Brille) übertragen. Bei Mixed Reality wird entweder Realität erweitert (Augmented Reality). Meist gibt es in VR bestimmte Formen der Interaktion, und sei es nur im Sinne der körperlichen Bewegung durch die virtuelle Welt. Zur Interaktion mit Objekten werden neben der Video- oder VR-Brille (Datenbrille) spezielle Eingabegeräte gebraucht, etwa 3D-Maus und Datenhandschuhe. Virtuelle Realität spielt eine Rolle bei der Aus- und Weiterbildung (Benutzung von Flug- oder Operationssimulatoren), bei der Informationsvermittlung (Aufklärung in Bezug auf Bauvorhaben) und in der Unterhaltung (Erkundung von und Erprobung in Abenteuer- und Fantasy Welten, Fortbewegung mit Rennauto und Achterbahn).

Der Begriff "virtual reality" wurde erstmals 1982 in dem Science-Fiction-Roman "The Judas Mandala" von Damien Broderick verwendet. Bei VR wird die reale Umgebung lediglich um bestimmte virtuelle Aspekte erweitert. Beispielsweise erscheinen auf dem Display eines Smartphones ein Foto, Navigationsanweisungen oder weitere Informationen. Diese Einblendungen erfolgen in 3D. 

VR Geschichte und Entwicklung der VR

Als Vorläufer der virtuellen Realität gelten analoge 360-Grad-Rundbilder, die den Betrachter vollständig umgeben. Diese gab es bereits in der Antike. Ein berühmtes Beispiel dafür ist das Bildfries in der Mysterienvilla in der Nähe von Pompeji.

Pionier der Virtual-Reality-Technologie war der Amerikaner Morton Heilig (1926-1997): Im Jahr 1956 entwarf der Filmemacher einen Apparat namens "Sensorama". Er setzte zusätzlich zu einer Fahrzeugsimulation ein Display mit 3D-Grafik ein, das auf dem Kopf getragen wurde. Außerdem gehörten Stereo-Sound und ein Geruchs-Generator zu seinen Erfindungen. Er versuchte, alle Sinne in das Film-Erlebnis einzubeziehen.

2015 kamen zwei Virtual Reality-Headsets auf den Markt: Google Cardboard und das Samsung Gear VR. Beide brauchen zur Erzeugung von VR-Erlebnissen die Verbindung zu einem Smartphone.

Hardware und Software für die Erzeugung der VR

Für ein umfassendes Virtual-Reality-Erlebnis sind Hardware und Software nötig. Damit der Nutzer ein Gefühl der Immersion erlebt, trägt er ein Virtual-Reality-Headset. Eine Stereoprojektion - die Darstellung von zwei Bildern aus unterschiedlichen Perspektiven - vermittelt einen räumlichen Eindruck.

Anfangs waren VR-Headsets mit einem PC verbunden. Inzwischen gibt es kabellose Standalone-Lösungen, die mobil mit Akku funktionieren. Mit Eingabegeräten wie einer 3D-Maus, einem Datenhandschuh, einem Flystick zur Navigation oder einem omnidirektionalen Laufbandkönnen Nutzer mit der VR interagieren. Es gibt aber auch Systeme, für die keine externen Eingabegeräte nötig sind. Diese werden mit Handgesten oder Buttons am Headset gesteuert.

Virtual-Reality-Kameras nehmen 360-Grad-Videos in verschiedenen Formaten auf.

Damit eine virtuelle Realität entsteht, berechnet eine Software komplexe dreidimensionale Welten. Das Programm muss in der Lage sein, in Echtzeit wenigstens 25 Bilder in der Sekunde zu generieren - und zwar getrennt für jedes Auge. Bei Fahrsimulationen genügt diese Anzahl nicht. Bei unter 60 Bildern pro Sekunde besteht die Gefahr, dass den Nutzern der VR-Technik übel wird.

Dreidimensionale, virtuelle Objekte entstehen mit Hilfe spezieller Software. Für die Bearbeitung von Bild und Ton kommt ebenfalls eine bestimmte Software zum Einsatz.

Einsatz von VR in der Raumplanung

Mit Hilfe der VR-Technologie ist es möglich, die Umwelt dreidimensional nachzubilden, sodass die Menschen sehen und erleben können, wie sich die Umgebung bei der Implementierung einer bestimmten Infrastruktur verändern wird. Dabei können die aktuelle Bebauung, das Verkehrsnetz, die Sehenswürdigkeiten und sogar der Schattenwurf realistisch dargestellt werden. Auch die Einrichtung von Innenräumen kann virtuell visualisiert und erlebt werden. Das macht es möglich, das ideale Raumkonzept zunächst digital zu planen und im Anschluss zu begehen.

Nutzung von VR in der Immobilienbranche

Die virtuelle Begehung von Immobilien stellt eine weitere Anwendungsmöglichkeit dar. Interessenten kann ein 360°-VR-Rundgang durch Wohnungen und Häuser ermöglicht werden. 

Anwendung von VR im Arbeitsschutz

Arbeitssysteme, aber auch Phasen des Produktlebenszyklus können mithilfe der VR-Technologie simuliert werden. Dadurch haben Arbeitnehmer die Möglichkeit, Anlagen, Maschinen und Arbeitsmittel zunächst in einer virtuellen Arbeitsumgebung kennenzulernen, bevor sie ihr neues Aufgabengebiet antreten. Dabei erscheinen Maschinen und Geräte in ihrer tatsächlichen Größe. Selbst technische Prozesse laufen in Echtzeit ab, sodass sich ein realitätsnaher Eindruck gewinnen lässt.

Vorteile:

• Bereits während der Produktentwicklung kann ihre Tauglichkeit geprüft werden. Falls Optimierungen von Produkten und Prozessen nötig sind, können diese zeitnah vorgenommen werden. Auf diese Weise werden Fehlentwicklungen vermieden.

• Die Mensch-System-Interaktion und der Einfluss auf menschliches Verhalten kann systematisch untersucht werden. Das reduziert die Notwendigkeit, im Nachhinein Umbaumaßnahmen vornehmen zu müssen.

• Potenziell riskante Produkte, Prozesse und Schutzkonzepte lassen sich vorab virtuell testen.

• Die Ursachen von Unfällen können mit geringem Aufwand ermittelt werden.

Einsatz der VR-Technologie in der Medizin

Besonders die Medizin und das Gesundheitswesen profitieren von den Möglichkeiten der virtuellen Realität. Sowohl in der Ausbildung von Nachwuchs Medizinern als auch bei Operationen und Psychotherapien leistet die Technologie wertvolle Dienste.

Nutzung von VR in Unterhaltungsmedien

VR findet sich in Fitnessgeräten und Simulatoren, mit denen beispielsweise virtuelle Flüge durch Städte oder rasante Achterbahnfahrten möglich sind und in Computerspiele und Videogames.

VR könnte sich in Zukunft verstärkt in andere Lebensbereiche einbinden lassen: Beim Einkaufen von Kleidung könnten Menschen sich in virtuellen Showrooms inspirieren lassen. Wer nicht live bei einem Musik- oder Sport-Event dabei sein kann, hat eventuell die Chance, dem Ereignis zumindest virtuell beizuwohnen.

VR in der Filmbranche

Auch Filme machen das Konzept der  VR zum Thema.

Beispiele:

• "Simulacron-3 - Welt am Draht" (1973) und "The 13th Floor" (1999) - Hier gibt es keine  klaren Grenzen zwischen der realen und der virtuellen Welt. Inhaltlich widmen sich beide Produktionen der Frage, ob das Leben möglicherweise eine Simulation sein könnte.

• "Tron" (1982) - Hier kämpft der Hauptdarsteller in der VR im Inneren eines Computers um sein Leben.

• In den Filmen "Last Action Hero" (1993), "Enthüllung" (1994), "Brainscan" (1994) und "Vernetzt - Johnny Mnemonic" (1995) tauchen die Hauptfiguren in virtuelle Realitäten ein.

• "Matrix" (1999), zeigt eine Welt, in der die Bevölkerung nahezu vollständig in VR lebt. Allerdings ahnen die Menschen davon nichts.

• Auch in der US Science-Fiction-Serie "Raumschiff Enterprise -Das nächste Jahrhundert" ist die VR nicht von der tatsächlichen zu unterscheiden: Die Crewmitglieder haben die Möglichkeit, auf dem Holodeck in täuschend echt wirkende Wunsch-Welten einzutauchen.

Anwendung von VR in Videospielen

Beispiele sind die Wii-Fernbedienung, das Microsoft Kinect (Hardware zur Steuerung der Videospielkonsolen Xbox360 und XboxOne und die PlayStation Move/PlayStation Eye: Sie konnten Gesten und Bewegungen des Spielers auf die Spielekonsole übertragen.

Zu der neuen Generation von Virtual-Reality-Headsets gehört das leistungsstarke Oculus Rift, das extra für Spielzwecke entwickelt wurde. Konkurrenz kommt von der PlayStation VR (Codename Morpheus) von Sony Computer Entertainment. Diese benötigt als Plattform eine PlayStation 4 statt eines PCs.

Im Jahre 2015 kam das HTC Vive auf den Markt. Das besondere an diesem VR-Headset war die Tatsache, dass es die Position des Spielers in einem Bereich von über 20 Quadratmeter verfolgen kann.

Geschäfte, kulturelle Einrichtungen wie Museen und Hotels bieten ebenfalls virtuelle 360°-Rundgänge an. Auch das Reisen ist auf diese Weise unkompliziert möglich. Ein populäres Beispiel dafür ist Google Street View: Mit Headset und App ist es möglich, Wunschorte zu besuchen und in der virtuellen Welt zu erleben.