Virtuelle Realität > Grundlagen der VR
Eine Virtuelle Realität (Virtual Reality (engl.), kurz VR) ist in erster Annäherung - wie der Name sagt - eine gedachte, scheinbare Wirklichkeit, insbesondere eine vom Computer erzeugte visuelle "Wirklichkeit". Beispiele hierfür sind vom Computer erzeugte Bildnisse von Personen, Gegenständen oder Landschaften und Animationen wie beim "Flugsimulator" und verschiedenen anderen Computerspielen und Filmen (Jurassic Park...).
Genauer betrachtet bedeutet Virtuelle Realität aber die Darstellung und gleichzeitige Wahrnehmung der Wirklichkeit und ihrer physikalischen Eigenschaften in einer in Echtzeit computergenerierten, interaktiven virtuellen Umgebung (Wikipedia). Bekanntestes Beispiel hierfür sind wohl die echten Flugsimulatoren, wie sie in der Ausbildung der Piloten Anwendung finden. Das sind bewegliche Cockpits, die die Bewegungen realer Flugzeuge - zumindest teilweise - simulieren können (vereinfachte Versionen kennt man von Jahrmärkten oder Erlebnisparks).
Entsprechend versteht man unter Erweiterter Realität (Augmented Reality) die computergestützte Erweiterung der Realitätswahrnehmung. Diese Information kann alle menschlichen Sinnesmodalitäten ansprechen, häufig wird jedoch unter erweiterter Realität nur die visuelle Darstellung von (zusätzlichen) Informationen verstanden (Wikipedia). Beispiele hierfür sind Nachtsicht-Systeme in Kraftfahrzeugen der Oberklasse, bei denen Bilder einer Infrarotkamera zusätzlich auf einem separaten Display eigeblendet werden oder militärische Systeme in Kampfflugzeugen (Eurofighter), die zusätzliche Informationen über feidliche Flugobjekte einspielen.
Virtuelle Realität (VR) 1
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A real model of the impossible triangleBetrachten wir das Beispiel eines Flugsimulators (mit oder ohne beweglichem Cockpit) etwas genauer. Das Spannende hierbei ist doch die Reaktion eines Computerprogramms auf die Eingaben des "Piloten" - und zwar in Echtzeit. Ob Steuerknüppel oder Joystick bewegt werden: Die vom Piloten gewünschte Änderung der Flugroute wird unmittelbar durch einen verschobenen Ausschnitt der vor ihm liegenden Landschaft (auf dem Bildschirm) sichtbar. Eine solche Veränderung kann ggf. auch unabhängig vom Piloten eingespielt werden, z.B. durch einen simulierten Seitenwind, ein "Luftloch" usw. Dies sind die für das Programm notwendigen Eingaben.
Die Ausgabe der (im Sichtbereich befindlichen) Landschaft wird vom Computerprogramm berechnet und auf einem Bildschirm (oder mehreren) angezeigt. Falls ein moderner 3D-Bildschirm zur Verfügung steht, kann diese Ausgabe auch 3-dimensional erfolgen.
Eine zweite andere Ausgabemöglichkeit wäre ein Head-Mounted Display (HMD, engl. "am Kopf befestigte Anzeige") - ein auf dem Kopf getragenes visuelles Ausgabegerät, das am Computer erzeugte Bilder auf einem augennahen Bildschirm darstellt oder direkt auf die Netzhaut projiziert (Wikipedia). Hierbei läßt sich eine 3D-Ansicht "einfach" dadurch erzeugen, dass die Augen ein jeweils durch den Augenabstand verschobenes Bild eingespielt bekommen.
![Impossible triangle 5" - 12 cm by trompevenlo on Shapeways](http://it-material.de/IT-online5/wp-content/uploads/2011/02/tn_Penrose_triangle.jpg "externer Link: Impossible triangle 5" - 12 cm by trompevenlo on Shapeways")
Augmented Reality (Erweiterter Realität)
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Elektrischer Reporter: Augmented RealityYouTube-Video (1:31)
TAT augmented IDBei der Augmented Reality tritt meist ein zusätzliches Problen auf. Nehmen wir als drittes Beispiel ein aktuelles Smartphone mit eigebauter Kamera, GPS und Internetanbindung. Ein solches Handy kann dann - mit entsprechender Software - als elektronischer Touristenführer dienen: Hält man bei einem Stadtbummel die Kamera auf ein markantes Gebäude, dann können auf dem Display als Erweiterung der Realität Zusatzinformationen erscheinen (Name des Gebäudes, Verwendungszweck, Größe...). Diese Informationen holt sich das Handy aus dem Internet, nachdem es durch die aktuellen GPS-Daten einerseits und eine Bilderkennungssoftware andererseits das Gebäude erkannt hat. Für die Einspielung dieser Augmented Reality Daten musste das Smartphone "wissen", in welche Richtung der Nutzer gerade schaut.
Wollte man den gleichen Effekt statt mit einem Handy mit einem - an ein Portable angeschlossenes - HMD durchführen, dann würde die Richtungsinformation fehlen. Hier benötigt man zusätzlich einen Head Tracker (dt.: "Kopf-Verfolger"). Dies kann durch eine am HMD zusätzlich angebrachte Kamera erfolgen oder durch mehrere Kameras in der Umgebung, mit deren Hilfe die Position des HMD berechnet werden kann. Will man Augmented Reality Experimente zu Hause (in der Schule) selber machen, dann erfolgt das Head Tracking in der Regel über eine auf dem Bildschirm befestigte Webcam und eine entsprechende Software.
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Augmented Reality by Hitlab
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3D Face TrackingYouTube-Video (0:59)
WE ARE AUTOBOTS - Transformers Augmented RealityYouTube-Video (4:14)
Deep Green & Augmented Reality PoolYouTube-Video (1:01)
Experience The Enterprise - Star Trek Augmented Reality (AR)YouTube-Video (3:10)
Augmented Reality Encyclopedia
