Virtual Reality: willkommen in den künstlichen Scheinwelten

Auf der Mobile World Congress in Barcelona haben über 5000 Teilnehmer Virtual-Reality-Brillen getestet. Mark Zuckerberg war auch dabei. (Quelle: „facebook/markzuckerberg„)

Raus aus unserer, rein in die virtuelle Realität: Virtual Reality ist einer der großen Trends unserer Zeit. Was aber steckt dahinter? Wir verraten es dir!

Die Science Fiction-Literatur ist voll von ihnen: künstliche Scheinwelten, fern von unserer Realität. Dieser Traum wird schon ewig geträumt – und endlich scheint es, als würden virtuelle Welten zu unserer Realität. Die künstlichen Scheinwelten holen uns ein, ermöglichen neue Ansichten, können medizinische Vorteile bringen und so vieles, was wir uns heute noch gar nicht vorstellen können.

Schon gegenwärtig eröffnen sich gänzlich neue Wege, etwa im Bereich Storytelling: Bücher und Bildschirme sind Barrieren, die VR abschafft. VR-Brillen verringern die Distanz zur neuen, virtuellen Welt und bringen eine nie dagewesene Immersion. VR ist auch das nächste große Ding der Unterhaltungsindustrie: Games, in denen du körperlich die Rolle des Protagonisten übernimmst, stehen quasi schon in den Startlöchern. Auch das Holodeck kann kommen – dank cleverer Kombinationen aus Replikatoren- und Holografie-Technik. Die Zukunft ist zum Greifen nahe!

Aber beginnen wir von vorn: Wir starten eine VR-/AR-Serie, in der du von den Ursprüngen bis zu Zukunftsgedanken alles über Virtual und Augmented Reality erfährst. In unserem ersten Teil heute erklären wir die technischen Grundlagen und historische Aspekte der virtuellen Realität.

VR: eine Reise durch die Zeit

Alles beginnt mit Höhlenmalereien. Zumindest, wenn es nach dem VR-Spezialisten Howard Rheingold geht, der die Hohlenmalereien von Lascaux als den frühesten Versuch der Menschheit betrachtet, virtuelle Realitäten zu schaffen. Tatsächlich können wir Parallelen ziehen: Höhlenmalerei versuchte genauso wie unsere heutige VR, Bewusstseinszustände dahingehend zu verändern, sich in bislang nicht dagewesene Wirklichkeiten zu versetzen. Glücklicherweise ist die Technik ausgereifter geworden! Das geschah durch viele kluge Denker und Entwickler:

  • 1932: Edwin Herbert Land erfand inmitten seines Studiums den Polaroid-Filter, 1933 folgte das Patent darauf. 1937 entstand die Polaroid Company. Der Polarisationsfilter wird noch heute in 3D-Filmen eingesetzt, damit die beiden aus zwei unterschiedlichen Perspektiven aufgenomenen und übereinander gelegten Bilder aufs rechte bzw. linke Auge treffen. Lands Polarisator-Brille ist der erste Schritt in eine neu wahrnehmbare Bildrealität.
  • 1946: John William Mauchly und John Presper Eckert erfinden das erste elektrisch-numerische Rechenwerk und damit die erste Rechenmaschine ENIAC („Electrical Numerical Integrator and Calculator“). Das Militär förderte diesen PC-Vorläufer, der sagenhafte 167 qm Stellfläche benötigte und 30 Tonnen Gewicht auf die Waage brachte. 1946 wurde die eigentlich für den Ersten Weltkrieg geplante Rechenmaschine erst fertig. Man setzte sie für Zufallszahlstudien, für Wettervorhersagen oder zum Vorhersagen des Explosionsradius von Bomben ein.
  • 1952: Das Unternehmen „Cinemera“ entwickelt die gleichnamige Technologie zur Darstellung von künstlichen Umgebungen. Mit einem Seitenverhältnis von schwer vorstellbaren 2,685:1 waren für Aufnahmen drei synchron zueinander laufende 35 mm-Kameras im Einsatz, außerdem entsprechende Projektoren. Cinemara ist eine Wortkreation aus „Cinema“ und „Panorama“. Eine gebogene Leinwand füllte das Sichtfeld des Zuschauers vollständig aus – das ist auch bei heutigen VR-Lösungen wie Oculus Rift gewollt, um die Immersion zu steigern.
  • 1962: Morton L. Heilig ging als „Father of Virtual Reality“ in die Geschichte ein, denn ihm verdanken wir den ersten VR-Automaten der Welt, den „Sensorama“. 1962 baute Heilig den Prototypen, der eine Rüttelmechanik, ein Geruchs- und Windsystem sowie stereoskopische Bilder enthielt und den Nutzer somit in unterschiedliche Szenarien entführte. In Serienreife schaffte es das Sensorama nie: es blieb bei einem Einzelstück ohne kommerzielle Erfolge. Ein Interview mit Heilig kannst du dir in diesem Video anschauen:
  • 1962/ 1963: Mit der Software „Sketchpad“ entwickelte Ivan Edward Sutherland die erste Grafikanwendung mit interaktiven Möglichkeiten. Das revolutionierte den Umgang mit dem Computer und ermöglichte die heutige grafische Nutzung von Desktops.
  • 1968: Sutherland ging noch einen Schritt weiter und entwickelte in Zusammenarbeit mit einem seiner Studenten, Bob Sproul, das weltweit erste Head Mounted Display (HMD), das seinerzeit dermaßen schwer war, dass kein Mensch das Display anheben konnte. Hier entstand das erste VR-Objekt: ein Drahtgitterwürfel, schwebend und mit rund 5 cm Kantenlänge. Dieser Würfel ging als „The Sword of Damocles“ in die VR-Geschichte ein.
  • Im selben Jahr wurde mit „Build-It“ ein Projekt erfolgreich umgesetzt, die dreidimensionale Betrachtungen sowie das Manipulieren von Molekülen beinhaltete. Jedoch war die Rechenleistung seinerzeit noch so schwach, dass es weitere 18 Jahre Entwicklungsgeschichte brauchte, um erste Systeme zu bauen.
  • 1970er Jahre: lange Zeit war es still um VR, die Technik musste reifen, Computer leistungsstärker werden. Mitte der 70er Jahre jedoch kam es zu einem Durchbruch: Myron Krueger schaffte VR-Installationen wie den „Video Place“ – ein Raum voll mit Bildschirmen, auf denen Videos zu sehen waren, die auf die Handlungen der Nutzer reagierten. Brillen oder Eingabegeräte waren unnötig. Die folgende Dokumentation stammt aus 1988:
  • 1982: „Virtual Reality“ – dieser Begriff tauchte vermutlich erstmals 1982 im Roman „The Judas Mandala“ auf, der aus der Feder von Damien Francis Broderick stammt. Im selben Jahr erscheint die Disney-Produktion „Tron“. 1984 erfahren haufenweise Leser des Romans „Neuromancer“ von der Idee der virtuellen Realität.
  • 1989: Wir haben einige Jahre mit kleineren Entwicklungen übersprungen und kommen zu dem VR-Namen: Jaron Lanier. Der Zukunftsforscher prägt Virtual Reality mit der Beschreibung: „computergenerierte Umgebung, die die verschiedene Sinne eines Nutzers stimuliert und Interaktionen erlaubt, wenn möglich in Echtzeit“.
  • 1995: Wieder überspringen wir einige Jahre kleinerer Weiterentwicklungen und kommen mit Nintendos Einstieg auf den VR-Markt mitten in die 90er Jahre. Der „Virtual Boy“ von Nintendo versetzte als eine Art nicht-transportable VR-Brilleleicht die Bilder pro Auge, um einen dezenten 3D-Effekt zu erzielen. In monochromer Darstellung ergab sich für Nintendo ein riesiger Misserfolg – der „Virtual Boy“ zog als größter Flop Nintendos in die Firmengeschichte ein. Und unter uns … wie soll so ein Riesending mit Monochrom-Darstellung auch Erfolge feiern?
  • 2012: In den vergangenen Jahren nahm die VR-Entwicklung vorrangig im militärischen und medizinischen Bereich Fahrt auf. 2012 wurde es wieder für Consumer spannend: Palmer Luckey gründete das Unternehmen Oculus. Mitte 2011 begann er bereits mit der Prototypen-Entwicklung. Experimente in seiner Garage führten letztlich zur weltweit größten HM-Display-Sammlung. Sein Oculus-Projekt stellte Luckey bei Kickstarter ein und erntete mehr als 2,5 Millionen US-Dollar zum Entwickeln einer hochperformanten VR-Brille.
  • 2014: Vom Oculus-Erfolg angeregt, versuchen nun zahlreiche Startups ihr Glück in der VR-Renaissance. Oculus geht für 2,3 Milliarden US-Dollar an Facebook, Sony nutzt die GDC in San Francisco, um den hauseigenen HMD-Prototypen für die PS4 zu präsentieren.

Damit sind wir im Heute angekommen. Nun versuchen zahlreiche Unternehmen, darunter Facebook, ein Stück vom VR-Kuchen abzubekommen, und stellen VR-Brillen noch und nöcher bereit. Rasant ging sie voran, die Entwicklung in den vergangenen Jahren – die komplette VR-Historie kannst du dir bei den VR-Nerds anschauen. Aber, wie arbeitet VR denn nun?

Technische Grundlagen der virtuellen Realität

In der virtuellen Realität erkundest du eine durch Computer generierte Welt und veränderst diese interaktiv. Man spricht auch von der Immersion, vom Eintauchen in virtuelle Welten, in den Cyberspace. Das Navigieren in dieser Welt sowie die Interaktion mit dem System kennzeichnen VR im Wesentlichen. Der Cyberspace ist freilich eine frei simulierte Welt – eine Scheinwelt.

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In der virtuellen Realität erkundet man eine durch Computer generierte Welt. (Quelle: „Besucher auf der re:publica 2015“ von re:publica, Lizenz: CC BY-SA 2.0)

VR-Cybernauten sind mit brillenartigen Miniatur-Bildschirmen vor den Augen gerüstet, den Head Mounted Displays, kurz HMD. Hinzu kommt ein Datenhandschuh („Dataglove“) sowie gegebenenfalls ein Ganzkörperanzug mit Sensoren („Datasuit“). Wie das mit Weiterentwicklungen nun mal so ist, ist davon auszugehen, dass das Equipment für Virtual Reality in näherer Zukunft immer kleiner wird: Minidisplays oder superleichte Monitore mit Flüssigkristall, womöglich sogar kontaktlinsenartige Displays liegen noch in der Zukunft, derzeit sind Brillen wie eben Oculus Rift Standard. In Anbetracht der Wearable-Trends ist sogar davon auszugehen, dass Mensch und Computer beizeiten verschmelzen werden, dem widmen wir uns jedoch konkreter in unserem Ausblick in die VR-Zukunft.

Mit der heute notwendigen Ausstattung ausgerüstet, taucht der Cybernaut audiovisuell in die künstlichen, computergenerierten, dreidimensionalen Welten ein. Der Computer registriert hierbei alles: Kopf-, ja sogar schon Augenbewegungen, Befehle vom Cybernauten. Fehlt nur noch die Gesamtheit der Sinneswahrnehmungen: das Simulieren von Gleichgewichts-, Geschmacks- und Geruchssinns ist technisch schwieriger zu simulieren als reine optische oder akustische Täuschungen. Im kleinen Consumer-tauglichen Stil mag das noch nicht so gelingen, in großem Stil allerdings schon mehr: mit „The Void“ soll noch in diesem Jahr der weltweit erste VR-Erlebnispark eröffnet werden, der mit allem aufwarten kann, was du dir im VR-Bereich erträumt hast. Einen Eindruck dieses Erlebnisparks spendiert dieses Video:

Im Prinzip ist jedes Videogame eine Art virtuelle Realität. Der aktuell startende VR-Trend erlaubt dir allerdings viel mehr als das bloße Sehen von Bildern: die interaktive Teilnahme inklusive etlicher Sinneseindrücke – du siehst, hörst, fühlst, riechst und schmeckst, was um dich herum geschieht.

Virtual Reality: der Anfang ist gemacht

Wie du an unserem historischen Abriss siehst, ist VR keine Erfindung der Neuzeit. Das Thema fasziniert seit Jahrzehnten! Nun ist es aber endlich soweit: wir können erstmals in umfassende virtuelle Realitäten abtauchen, können die Helden sein, die die Welt retten – zumindest die Scheinwelt, in der das VR-Erlebnis stattfindet. Klar, hier und da wird noch nachgebessert, die Technik optimiert und vor allem auch preislich für den Consumer-Bereich attraktiver gestaltet. Die nächsten Jahre werden spannend!

Was erwartest du dir vom VR-Trend? Wird Virtual Reality deinen Alltag oder dich selbst in irgendeiner Weise beeinflussen? Wann siehst du erste anwenderfreundliche Lösungen, die unseren Alltag bereichern? Wie kann das aussehen?

Wir freuen uns auf die Diskussion mit dir – hier oder auf Facebook!


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