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Was ist Virtual Reality und wie funktioniert VR?

Mit Virtual Reality (VR) erleben Sie fiktive Umgebungen als virtuelle Realität genau so, als wären Sie selbst dort. Das Medium transportiert den Benutzer an beliebige Orte, die realistisch wirken oder einer Fantasiewelt entsprechen können. Der Blick durch eine VR-Brille füllt nahezu das gesamte Sichtfeld aus. Rechts, links, oben und unten: Sie blicken stets auf die künstliche Welt, die der Computer erzeugt. Die Brille passt das Bild dynamisch an und auch der Ton wandert im Raum mit.

Virtual Reality kommt in zahlreichen kommerziellen und privaten Bereichen sowie im Bildungssektor zum Einsatz. Das Spektrum reicht von Design- und Industrieanwendungen, Visualisierungen im Architekturbereich, Unterstützung von Reparaturarbeiten und virtuellen Weltraummissionen bis hin zu Fahr- und Flugsimulatoren und Computerspielen.

Die virtuelle Realität von heute hat nur wenig gemein mit den einstigen 3D-Gittermodellen der Anfangszeit. Eine millionenfach stärkere Grafikleistung aktueller Grafikchips, genauere Sensoren und kurze Latenzzeiten sorgen in Verbindung mit moderner VR-Software für einen an echte Lebenswelten angelehnte Wahrnehmung.


Wie funktioniert Virtual Reality?

Virtual Reality basiert auf unserem stereoskopischen räumlichen Sehen. Die Software erzeugt zwei Bilder, die eine Szene aus geringfügig anderen Winkeln zeigen. Eine VR-Brille, auch Head Mounted Display (HMD) genannt, überträgt die Bildinformationen zu Ihnen als Träger. Displays unmittelbar vor dem Kopf spielen dem rechten und linken Auge das für die jeweilige Seite erzeuge Bild vor. Linsen sorgen für die richtige Fokussierung des nur wenige Zentimeter entfernten Displayinhalts.

Das Gehirn verschmilzt beide Bilder zu einer dreidimensionalen Ansicht mit räumlicher Tiefenwirkung. Aufgrund des geringen Betrachtungsabstandes erfasst das Auge die Grenzen der Displays nicht mehr. Sie blicken in eine scheinbar grenzenlose virtuelle 3D-Welt.

Mit Head-Tracking entsteht der glaubhafte Eindruck, sich tatsächlich in der computererzeugten Wirklichkeit zu befinden. Dazu übermittelt die VR-Brille ihre physische Präsenz in den virtuellen Raum. Die Software passt die Inhalte auf den Displays sofort entsprechend an. Bewegen Sie Ihren Kopf oder den ganzen Körper, werden die Bewegungen gleichsam in die virtuelle Realität übertragen. Sie können sich in der dreidimensionalen Umgebung frei bewegen, umsehen und interagieren.

Durch eine stimmige Synchronisierung von Kopfbewegung und VR-Perspektive fasst das Gehirn die dreidimensionale Grafik als echt auf. Gleichzeitig nehmen Sie die nötigen technischen Hilfsmittel nach kurzer Eingewöhnung nicht mehr wahr. Die visuelle Simulation wird durch die Ansprache weiterer Sinne verstärkt, etwa durch räumliche Soundeffekte über den Kopfhörer der VR-Brille.


Was kann ich mit Virtual Reality machen?

Die Einsatzmöglichkeiten von VR im privaten und gewerblichen Sektor sowie in Forschung und Lehre sind enorm vielfältig. 

Informieren, Experimentieren, Erleben, Visualisieren, Präsentieren, Trainieren oder Unterhalten:
Überall dort, wo eine klassische 2D-Darstellung keine hinreichend detaillierten Einblicke liefert, kann virtuelle Realität die Informationsübermittlung, Wahrnehmung und Einprägung im Gehirn verbessern. Immersion und Interaktion schaffen bei VR-Anwendungen eine lebensnahe Wahrnehmungsebene, die über den herkömmlichen visuellen Eindruck hinausgeht.

Viele denken bei VR vor allem an Spiele. Doch als Technologie hilft beispielsweise Unternehmen wie Küchenstudios oder Raumausstattern, massgeschneiderte Raumlösungen originalgetreu zeigen. In der Automobilindustrie wird Virtual Reality bei der Teileentwicklung und Wartungsoptimierung eingesetzt. Medizinisches Personal trainiert Pflegesituationen digital mit VR-Unterstützung.

Wie praktikabel VR für Sie ist, probieren Sie mit einer Smartphone-Halterung ganz einfach selbst aus. Das Angebot an geeigneten VR-Apps für Android und iOS ist gross.


Mit welchen Geräten ist Virtual Reality möglich?

Für die Nutzung von Virtual Reality benötigen Sie das richtige Equipment. Es besteht aus der Hardware in Mindestform einer VR-Brille oder eines VR-Headsets, und passender Software. VR-Brillen lassen sich in Geräteklassen unterscheiden: mechanische Smartphone-Halterungen (Cardboards), Smartphone-Halterungen mit eingebauter Elektronik und VR-Headsets mit eigenem Display.

Cardboards für den günstigen VR-Einstieg

Cardboards sind rein mechanische VR-Brillen ohne Elektronik. Sie bestehen aus einem Halterahmen zum Einlegen des Smartphones und sind die günstigste Möglichkeit, in das Thema Virtual Reality einzusteigen.

Der Rahmen mit Lupenlinsen hält die Vorderseite des Handys im richtigen Abstand vor den Augen. Eine App auf dem Mobiltelefon zeigt die Bildinformationen für jedes Auge individuell an. Bewegungen werden von den Gyrosensoren im Handy erfasst und von der App ausgewertet. Neben Universalmodellen gibt es Cardboards für bestimmte Smartphone-Typen. Den einfachsten Modellen fehlt eine Möglichkeit zur Fokuseinstellung, bessere Cardboards arbeiten mit verstellbaren Linsen und können das Display des Mobiltelefons scharf stellen.

Smartphone-Halterungen mit Elektronik

Bessere Smartphone-Brillen haben neben der Telefonaufnahme und einem Linsensystem auch Elektronikkomponenten zum Headtracking an Bord. Die Sensoren erfassen Kopfdrehung und Kopfneigung für gleitende Bildübergänge und ein weitergehendes Mittendrin-Gefühl.

Einige Systeme bringen eigene Displays mit. Das Smartphone wird über ein Anschlusskabel mit der VR-Brille verbunden und dient als reiner Bildgenerator und Steuerkonsole für die VR-Anwendung.

Virtual-Reality-Headsets

VR-Headsets wie das Oculus Rift, HTC Vive oder Sony Playstation VR liefern das eindrucksvollste VR-Erlebnis. Sie beherrschen ein vollständiges Kopf- und Handtracking samt Positionserkennung im Raum. Die Geräte wissen damit, wo sich der Nutzer gerade befindet, und beeinflussen die Bilderzeugung und die VR-Erfahrungen. Je nach Modell arbeiten die VR-Systeme etwa von Oculus bis auf die Konfiguration losgelöst vom Smartphone und Computer oder, wie Sonys Virtual-Reality-Brille, in Verbindung mit einer Spielkonsole.

Wichtige Auswahlkriterien bei Virtual-Reality-Headsets sind die Grösse der verbauten Displays, Maximalhelligkeit und Kontrast, Bildwiederholrate und Sichtfeld. Zur Anpassung an den Träger ist die Einstellmöglichkeit des Augenabstands vorteilhaft.


Was unterscheidet VR, AR und 360-Grad-Medien?

VR, AR, AV und MR – die ganzen Kürzel sind häufig in einem Atemzug mit virtueller Realität zu hören. Sie alle stehen für spannende 3D-Medien für den Alltag, das Arbeitsleben und neue Geschäftsmodelle. Worin unterscheiden sich die Technologien und was haben sie miteinander gemeinsam?


Was ist Mixed Reality?

Im Zusammenhang mit Virtual Reality und Augmented Reality fällt immer wieder der Begriff der Mixed Reality (gemischte Realität). Er steht für den Bereich zwischen der unverfälschten realen und der rein virtuellen Welt, zum Beispiel Augmented Reality und Augmented Virtuality. 

Im allgemeinen Sprachgebrauch wird Mixed Reality oft synonym für Augmented Reality genutzt.


Welche Anwendungsgebiete gibt es für Virtual Reality?

Ob in Produktentwicklung, Qualitätssicherung, Wartung, Handwerk oder Dienstleistungsbranche, die Technik für virtuelle Realitäten ist für Unternehmen von grosser Bedeutung.

Medizin

Angehende Chirurgen können gefahrlos komplexe Eingriffe an virtuellen Patienten üben, ohne dass dabei Gefahr für Leib und Leben des Patienten besteht.

Industrie

Von der Planung über die Projektierung bis hin zum ersten Produkttest und Präsentationen kann auf die Produktion teurer Vorserienmuster komplett verzichtet werden.

Psychologie

Mit Hilfe der virtuellen Realität können individuelle Szenarien geschaffen werden, um Patienten bei der Behandlung von Autismus, Phobien oder posttraumatischen Belastungsstörungen aktiv zu unterstützen.

Bildung

Visualisierte Lehrinhalte werden schneller erfasst und bleiben nachhaltiger in Erinnerung, wenn der Schüler z.B. beim Flug zum Mond oder bei anderen wichtigen geschichtlichen Ereignissen „live“ dabei war.

Handwerk

Handwerkliches Geschick, wie z.B. der Gebrauch einer Farbsprühpistole, kann schnell und einfach erlernt werden ohne dabei Verbrauchsmaterial zu verschwenden oder teure Werkstücke zu beschädigen.

Architektur 

Bereits bei der Planung können Architekten, Bauleiter oder auch Kunden vorab einen virtuellen Rundgang durch ein neues Gebäude machen. Fehlplanungen werden so frühzeitig erkannt und können noch vor der Grundsteinlegung beseitigt werden.

Tourismus

Geniessen Sie bereits vor dem Urlaubsantritt einen virtuellen Blick aus dem gebuchten Hotelzimmer oder betrachten Sie vorab die Sehenswürdigkeiten des Urlaubsortes. So hat man bei Reise zu einem neuen Urlaubsort das Gefühl, schon einmal dagewesen zu sein

Film und Fernsehen

Wie in 3D-Kinos werden wir vielleicht schon bald mit VR-Brillen 3D-Filme mit 360° Rundumsicht anschauen. So wird das Filmerlebnis in den eigenen vier Wänden noch viel spannender und kommt einem Besuch im 3D-Kino schon fast gleich!


Was bringt Virtuelle Realität im Schulunterricht?

Beim Thema Lernen und beim schulischen Wissenserwerb sind virtuelle Realitäten zur Veranschaulichung von komplexen Lerninhalten von grosser Bedeutung. Im Unterricht erlaubt die neue Technologie eine bessere Visualisierung des Lernstoffs und das Lernen durch Erleben und Erfahren.

Vor allem in den MINT-Fächern und den Bereichen Geschichte, Geografie und Naturwissenschaften sind digitale Welten und das Thema erweiterte Realität als interaktive Medien bei der Wissensvermittlung von Nutzen.

  • Chemische Verbindungen, Enzymvorgänge im Körper oder der Blutkreislauf sind mit VR anschaulicher als in Schulbüchern oder Diagrammen.

  • Lehrer holen historische Orte mit Virtual Reality ins Klassenzimmer, visualisieren abstrakte Konzepte oder machen den Aufbau komplexer Objekte sichtbar.

  • Der interaktive Zugriff auf Orte und Ressourcen, die sonst im Unterricht nicht verfügbar wären, ist ein weiterer Pluspunkt von VR als Tool im Bildungskontext.

Das Potenzial des erfahrbaren Wissenserwerbs liegt in der Interaktion, die das Verständnis und die Aufnahmefähigkeit steigern. Der Unterrichtsstoff gelangt mit VR über mehrere Sinneskanäle gleichzeitig zum Gehirn. Damit steigt die Wahrscheinlichkeit, dass Information gut eingeprägt werden. 

Mehr dazu erfahren Sie in unserem Ratgeber zu Virtual Reality im Unterricht.

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