In Science Fiction Filmen schlüpfen Probanden in einen futuristischen Ganzkörperanzug, um mit allen Sinnen ins Virtuelle zu reisen. Im Hier und Heute überbrückt ein Helm mit 3D-Brille die Grenze zwischen den Welten.

Der Niederländer Jurjen Caarls hat im Rahmen seiner Disputation an der Delft University of Technology http://www.tudelft.nl den Prototyp eines "visuellen Walkman" vorgestellt, der die reale Welt mit computergenerierten Bildern erweitern kann. Die Fachwelt kennt diese Erweiterung unter dem Begriff Augmented Reality (AR, auf Deutsch: Erweiterte Realität). Caarls hat dafür einen speziellen Helm entwickelt, in den er eine Kamera, Bewegungssensoren sowie eine halbdurchsichtige Optikbrille, die dem Nutzer die Wahrnehmung seiner Umgebung ermöglicht, integriert hat. Zusätzlich hat Caarls den Helm mit einem Laptop am Rücken sowie einem Datenhandschuh verbunden. Ziel der Forschungsarbeit des Niederländers war es, mit diesen Gerätschaften am Körper durch eine mit virtuellen Objekten angereicherte reale Welt zu schreiten. Ermöglicht wurde dies mithilfe von winkelförmigen Geschwindigkeits- und Beschleunigungssensoren, die im Helm integriert wurden und mit denen der Nutzer die reale Welt "wahrnehmen" kann. Durch zwei kleine Bildschirme und zwei halbtransparente Spiegel, die ebenfalls in den Helm eingebaut wurden, kann die reale Welt zusätzlich mit virtuellen Objekten erweitert und vom Nutzer verfolgt werden.

Damit sich ein Nutzer in einem Augmented-Reality-Umfeld bewegen kann, sind positionsbezogene Informationen in Echtzeit dringend notwendig. Ziel der Doktorarbeit von Caarls war es daher, die Position und Orientierung eines AR-Geräts innerhalb einer bestimmten Umgebung exakt zu bestimmen. Der niederländische Forscher hat dafür spezielle Bildverarbeitungstechniken entwickelt und versucht, Informationen aus verschiedenen Sensoren miteinander zu verknüpfen und zu filtern. "Damit ein AR-System ordentlich funktioniert, braucht man zuverlässige Informationen über die Position des Geräts oder, in meinem Fall, über die Position der Augen des Nutzers", erklärt der Wissenschafter. "Das Problem mit Kameras ist, dass sie zwar eine zuverlässige absolute Position erreichen können, aber relativ langsam sind. Beschleunigungssensoren sind im Gegensatz dazu schneller, aber ungenauer, da sie nur Beschleunigungen und die Rotationsgeschwindigkeit messen. Eine Kombination von Kameras und Beschleunigungssensoren ist daher die Idealvariante", berichtet der Forscher.

Ein Problem, das Caarls allerdings nicht lösen konnte, ist die kurze Zeitverzögerung zwischen dem, was der Nutzer in der realen Welt sieht, und der virtuellen Projektion dessen. Die Verzögerung bewege sich laut dem Wissenschafter im Bereich von 80 Millisekunden. "Wir haben daher versucht, die Daten nicht zu einer bestimmten Zeit weiterzuverarbeiten, sondern sie hochzurechnen. So wurde die Position des Geräts in der nahen Zukunft prognostiziert. Das ist allerdings schwer durchzuführen", schildert Caarls in einem Interview mit der Universitätszeitung. Das Problem könnte gelöst werden, indem statt einer halbdurchsichtigen Brille eine undurchsichtige verwendet wird. Damit könnte der Nutzer die Videos von seiner räumlichen Umgebung auf der Innenseite der Brille verfolgen. Allerdings würde auch diese Option Nachteile mit sich bringen. "Es gebe trotzdem eine unvermeidbare Zeitverzögerung zwischen den Bewegungen, die der Nutzer macht, und dem was er sieht. Bei vielen Nutzern führt dies zu Kopfschmerzen, Schwindel und Übelkeit. Sie bekommen praktisch die Bewegungskrankheit."

Caarls sieht jedenfalls vielfältige Anwendungsmöglichkeiten seines Prototypen für die Industrie. "Architekten könnten ihre Designs mithilfe von AR ihren Kunden zeigen. Auch die Videogame-Industrie könnte das System nutzen. Vielleicht werden wir in der Zukunft anstatt einen Computerbildschirm zu benutzen nur mehr eine AR-Brille aufsetzen." Derzeit sei das System allerdings noch zu teuer, um massenhafte Verbreitung zu finden. Kommerzielle Interessen könnten die Entwicklung der Hardware aber beschleunigen und Preisrückgänge mit sich bringen, erhofft sich Caarls.

Eine mindestens ebenso spannende Anwendung könnte ich mir für die immer komplexer werdenden Browserspiele vorstellen. Ich glaube sogar, dass hier vielleicht sogar das größte Potenzial solcher Entwicklungen liegt.

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