So funktioniert die Virtuelle Realität

Wir vom MPTL Physik Blog suchen immer nach neuen Möglichkeiten und Innovationen in vielen Bereichen der Physik und Technologie. Jährlich schreitet die Technologie vorwärts, mit kreativen Lösungen zu Limitierungen, welche Computer und Mobilgeräte mit sich bringen. Ein gutes Beispiel ist der Computer. Dieser wird, neben Arbeit, hauptsächlich für Spiele genutzt. Diese werden von Jahr zu Jahr realistischer, doch die perfekte Immersion kann über einen herkömmlichen Bildschirm nicht erfolgen. Daher haben viele Hersteller nach Möglichkeiten gesucht, eine Person vollkommen in eine virtuelle Welt zu platzieren, eine für alle Sinne überzeugende Illusion. Das Resultat? Virtual Reality. Wie erwecken Softwarehersteller diese virtuelle Welt zum Leben? Wie funktioniert die Hardware? Und welche Begrenzungen hat diese Technologie? Lesen Sie hier weiter.

So funktioniert die Hardware

Aus was besteht eigentlich das Virtual Reality Zubehör? Das kommt auf die Art der VR an. Viele Mobilgeräte können mit Apps in kleine VR-Kinos verwandelt werden. Dazu ist eine Maske nötig, in welche das jeweilige Handy passt. Aufgesetzt, Kopfhörer auf und schon ist man wie im Kino. Doch damit ist man doch nicht interaktiv, oder? Stimmt. Für Spiele und Programme ist eine komplette VR-Ausrüstung von Nöten. Das bedeutet ein VR-Headset, Controller und ein Computer. Das Headset hat meist zwei kleine Bildschirme eingebaut, sowie Kopfhörer und die Ports für die Kabel. Die meisten VR-Headsets können nämlich nicht eigenständig Programme ausführen. Dazu ist ein externer Computer notwendig, welcher per HDMI-Kabel mit dem Headset verbunden ist. Dazu kommt natürlich ein Controller. Manche Geräte unterstützen normale Videospielcontroller, die meisten werden allerdings mit zwei Controllern geliefert, einen für jede Hand. Manche haben lediglich Knöpfe, während einige neuartigen Geräte die Fingerbewegungen scannen, welche dann als Input interpretiert werden.

So funktioniert die Software

Die Seite der Software ist in VR ein wenig komplizierter als man meinen mag. Fangen wir mit dem visuellen Aspekt an. Die Virtual Reality Umgebung muss natürlich immer hochrealistisch aussehen. Dies wird mit einem simulierten 3D-Effekt bewerkstelligt. Erinnern Sie sich, dass wir vorhin erwähnt haben, dass ein Headset meist 2 Bildschirme hat? Das kommt jetzt in Spiel. Innerhalb der jeweiligen virtuellen Welt wird zuerst die Position des Spielers ermittelt. Das Programm berechnet die Position der Augen, woraufhin 2 virtuelle Kameras simuliert werden. Diese werden auf die 2 kleinen Bildschirme übertragen, welche die Illusion einer dreidimensionalen Welt liefern.

3D-Sounds machen das Erlebnis noch realistischer. Jetzt steht noch die Frage offen, wie die Eingabe und Steuerung erfolgt. Nehmen wir einmal an, es dreht sich um ein gewöhnliches Modell mit 2 Controllern. Ein externer Sensor oder interne Gyrosensoren erkennen die Bewegung und Position der Hände des Spielers. Diese werden meist kabellos an die virtuelle Welt übertragen, welche dann für das Programm interpretiert werden. Das Ergebnis? Der Spieler kann mit Objekten interagieren, als wäre er selbst anwesend. Ein realistisches Ergebnis erfordert mindestens 60 Frames pro Sekunde, welches die meisten neuartigen Computergeräte problemlos schaffen sollten.

Diese Änderungen könnten in Zukunft das Erlebnis verbessern

Die Technologie ist heutzutage leider noch nicht auf einem hyperrealistischen Level. Eine große Limitierung ist die Bewegung. Bei kleinen Räumen entfernen Zusammenstöße mit Objekten oder Wänden die Immersion, während in größeren Räumen und Hallen die Verbindung mit einem Computergerät ohne Kabel mit einer Länge von Wasserschläuchen schier unmöglich ist. Hersteller arbeiten bereits an Lösungen. Eine davon wäre eine Art Laufband, welches realistische Bewegung ermöglicht, aber ziemlich klobig und unpraktisch ist. Hochwertige Geräte ohne jegliche Kabel würden ebenfalls zu einem besseren Erlebnis beitragen. Wenn zusätzlich noch die Technologie der Controller erweitert würde, um freie Bewegung der Finger zuzulassen, kommen wir endlich einem vollkommen realistischen Erlebnis nahe.

Diesen Nutzen hat die VR

VR bietet nicht nur Videospielfans eine perfekte Plattform. Es gibt bereits einige Kunstprogramme, welche dem Spieler ermöglichen, detaillierte Skulpturen und Kunstwerke zu erstellen. Streaming-Plattformen können über das Medium ein realistisches Kinoerlebnis ermöglichen, können Lehrern und Schulen ein virtuelles Klassenzimmer erstellen, welches von überall zugänglich ist. Die Möglichkeiten der Virtuellen Realität sind unbegrenzt.