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31.07.2017 | Stephanie Wössner

Augmented- und Virtual-Reality-Brillen: Ein Überblick

Im eigenen Wohnzimmer oder in der Schule in virtuelle Welten eintauchen oder im Büro virtuelle Bildschirme an allen Wänden anbringen? Dies ist heute schon längst kein Szenario aus einem Science-Fiction-Film mehr. Auch ist es mittlerweile nicht mehr schwierig, selbst 360-Grad-Fotos und -videos aufzunehmen und diese mit Freunden und Geschäftspartnern zu teilen.

 

Dieser Artikel soll einen Überblick über die technischen Möglichkeiten geben, von denen in den letzten zwei Jahren immer wieder berichtet wurde und die inzwischen zum Großteil auch marktreif sind.

AR/MR

Google Glass; Bild: Mikepanhu, Lizenz: CC BY-SA

Google Glass
Es gibt momentan noch keine fertig entwickelten AR- bzw. MR-Brillen für den Privatanwender. Lange war Google Glass in aller Munde, doch in letzter Zeit war es um das Projekt still geworden. Laut verschiedenen Berichten sollte Google Glass unter dem Namen Project Aura weiterentwickelt werden. Ende Juli 2017 wurde schließlich bekannt, dass das totgeglaubte Projekt seit über zwei Jahren in Firmen im Einsatz und nun eine „Glass Enterprise Edition“ für Firmenkunden erhältlich ist.

 

Die ursprüngliche AR-Brille war mit der notwendigen Hardware ausgestattet, um autonom genutzt zu werden und erhielt zuletzt eher negative Schlagzeilen im Consumer-Bereich, weil aufgrund der stets aktiven Kamera Datenschutzbedenken laut wurden. Bis 2015 wurde die Entwicklerversion für ca. 1.500,- $ verkauft. Die „Glass Enterprise Edition“ kann nun auch mit einer Schutzbrille kombiniert werden, sodass sie zum Beispiel in Maschinenbaubetrieben eingesetzt werden kann, wo die Arbeiter beide Hände brauchen. Und auch DHL benutzt Glass bei der Distribution von Paketen, was laut Angaben der Firma den Arbeitsprozess um 15% effektiver gestaltet.

Holo Lens; Bild: Kowa, Lizenz: CC BY-SA

HoloLens
Das wohl am meisten in den Medien präsente Beispiel ist die HoloLens von Microsoft. Dabei handelt es sich um einen vollwertigen Computer mit Windows 10 Betriebssystem, der in ein Headset integriert ist und damit unabhängig von weiteren Geräten funktioniert. Anders als Google Glass ist das Gerät eher auffällig und ähnelt mehr einem futuristischen Visier vor den Augen. Im Grunde nutzt man also einen Computer, aber anstatt einzelne Apps und Programme auf einem oder mehreren Desktops auszuführen, können die Anwendungen als Hologramme überall um den Nutzer herum verteilt werden. Die Entwicklerversion von HoloLens liegt preislich um die 3.000,- €, die Consumer Version soll für einen weitaus niedrigeren Preis über die Ladentheke gehen. Wann es aber soweit sein wird, ist bisher noch nicht bekannt.

Meta 2
Ebenfalls noch Zukunftsmusik ist die Meta 2 , die im dritten Quartal 2017 veröffentlicht werden soll und als direkte Konkurrenz zur HoloLens gilt. Allerdings ist die Meta 2 anders als die HoloLens auf die Verbindung zu einem PC per Kabel angewiesen. Der Hersteller Meta Vision ermöglicht momentan, die Meta 2 für Entwickler zu einem Preis von knapp unter 1.000,- $ vorzubestellen und, anders als bei der HoloLens, sollen alle Entwickler das Gerät bestellen können, nicht nur ausgewählte. Das Sichtfeld der Meta 2 soll größer sein als das der HoloLens. Die Brille soll mit natürlichen Gesten steuerbar sein, die es unter anderem ermöglichen, nach Hologrammen zu greifen.

Weitere AR/MR-Brillen
In der Entwicklung befinden sich außerdem einige interessante und preislich erschwingliche Brillen der Firmen Acer und HP. In den USA sind die Mixed Reality-Brillen für Entwickler bereits für unter 400,- $ über die Website von Microsoft vorbestellbar – das heißt der Marktstart steht unmittelbar bevor.

 

Weitere Firmen, die an solchen Brillen arbeiten, sind unter anderem Asus, Dell und Lenovo. Anders als die HoloLens sind diese Brillen jedoch nur verwendbar, wenn sie mit einem Windows-10-PC verbunden sind. Allerdings bestätigen erste Tests, dass hier zwar offiziell von Mixed Reality gesprochen wird, die Geräte jedoch eher Virtual-Reality-Brillen entsprechen, die ohne externe Sensoren auskommen, da alle nötigen Sensoren, auch die zum Motion Tracking, bereits integriert sind. Die reale Welt wird insofern einbezogen, als dass der Raum von der Brille vermessen wird und dies die Maße des virtuellen Raums beeinflusst. Die Realwelt selbst wird nicht eingeblendet. Die damit nutzbare Plattform ist jedoch die Mixed-Reality-Plattform von Microsoft, was vermuten lässt, dass diese zukünftig sowohl für VR als auch für AR relevant sein soll.

 

Die einzige Möglichkeit, um Augmented Reality jetzt schon zu nutzen bleibt somit der Smartphone- oder Tabletbildschirm in Verbindung mit bestimmten Apps.

VR

Cardboard
Cardboards und Cardboard-ähnliche Vorrichtungen aus Plastik funktionieren mit fast allen Smartphones greifen auf spezifische Apps zurück, die die Möglichkeit bieten, das Bild in stereoskopischer Form auszugeben. Die immersive Erfahrung ist hier zwar vorhanden, im Vergleich zu anderen Geräten eher mittelmäßig. Obwohl die Idee des Cardboards von Google stammt, versteht man mittlerweile unter einem Cardboard jegliche Art von selbst zusammenbaubaren Behältern aus Karton, in die man sein Smartphone einlegen kann und dank spezieller, bikonvexer Linsen die Illusion einer dreidimensionalen Welt vermittelt bekommt. Inzwischen werden von den meisten Apps auch Geräte mit iOS unterstützt. Die Voraussetzungen, die ein Gerät erfüllen muss, sind eine Bildschirmdiagonale von meist maximal 6 Zoll, ein relativ neues Betriebssystem und im Smartphone selbst verbaute Sensoren (Beschleunigungssensor, Gyroskop, Kompass). Der Grad der Immersion hängt außerdem davon ab, ob das Cardboard so konzipiert ist, dass das seitliche Sichtfeld vom Karton begrenzt wird. Ist dies nicht der Fall, nimmt das Gehirn natürlich weitaus einfacher die tatsächliche Umgebung wahr, als bei der kompletten Einschränkung des Sichtfelds. Daher sind auch ähnlich gestaltete VR-Brillen aus Plastik empfehlenswert, die man problemlos und meist komfortabel am Kopf festschnallt. Ein Cardboard liegt preislich je nach Qualität bei 5,- bis 10,- €, man kann es jedoch auch selbst aus einem Pizzakarton basteln und muss nur noch die Linsen für 3,50 € dazukaufen. Cardboards aus Plastik fangen bei circa 20,- € an, können jedoch auch mehr als 100,- € kosten, wie die VR One von Zeiss, mit der man beispielsweise die Jumping-Sumo-Drohne von Parrot per Kopfbewegung und WLAN steuern kann.

Video zur Zeiss VR One

Oculus Rift; Bild: eVRydayVR, Lizenz: CC0

Oculus Rift & HTC Vive
Am anderen Ende des immersiven Spektrums befinden sich die Oculus Rift und die HTC Vive. Bei beiden handelt es sich um annähernd gleichwertige Peripheriegeräte, die per Kabel an einen sehr leistungsstarken Computer angeschlossen werden müssen. Das Bild, welches man in 2D auf dem Bildschirm sehen kann, wird durch die in die VR-Brille integrierte Technik in zwei stereoskopische Bilder umgewandelt. Dank der Rechenleistung des mit dem Headset verbundenen Computers ist die Grafik sehr gut und die immersive Erfahrung intensiv. Sowohl für die Oculus Rift, die von Facebook produziert wird, als auch für die HTC Vive gibt es mittlerweile kabellose Controller, die man in beide Hände nehmen kann und die in der virtuellen Welt sicht- und nutzbar sind.

 

Des Weiteren verfügen beide High-End-Geräte über das sogenannte Roomscaling. Das heißt, mit Hilfe von mehreren Kamerasensoren kann sich im Raum auf einer Fläche von circa 4 bis 5 m² bewegt werden. Bei der Oculus Rift braucht man dafür drei bis vier Sensoren , die HTC Vive benötigt zwei Basisstationen. Alle Sensoren müssen per USB an den Computer angeschlossen werden. Die Auflösung beider Geräte ist in etwa gleich, jedoch verfügt die HTC Vive über ein Sichtfeld von 110 Grad, 10 Grad mehr als die Oculus Rift. Damit ist aber die Pixeldichte der Oculus Rift etwas höher. Für die HTC Vive wurde vor kurzem weiteres Zubehör angekündigt, unter anderem ein sogenannter Vive Tracker, mit dem man Objekte aus der realen Welt in die virtuelle Welt einbinden kann.

 

Bequem sitzen beide Headsets, jedoch ist die Oculus Rift ein klein wenig leichter. Außerdem verfügt sie über integrierte Kopfhörer, die das immersive Erlebnis intensiver machen. Preislich liegt die HTC Vive bei 899,- €, während der Preis der Oculus Rift mit Touch-Controllern auf 708,- € gefallen ist. Zum Sommer 2017 wurde der Preis im Rahmen einer Sommeraktion sogar auf 449,- € gesenkt und es wurde angekündigt, dass der Preis danach dauerhaft bei voraussichtlich 549,- € bleiben soll. Allerdings benötigt man natürlich noch den passenden Gaming-PC.

 

Als Mindestanforderungen werden bei der HTC Vive eine CPU mit Intel Core i5-4590, 4GB RAM und eine NVIDIA GeForce GTX 970 genannt. Außerdem braucht man mindestens einen USB 2.0-Anschluss und einen HDMI 1.4 oder DisplayPort 1.2. Bei der Oculus Rift liegen die Mindestanforderungen einen Tick niedriger: Intel i3-6100-Prozessor, NVIDIA GTX 960 als Grafikkarte, jedoch wird ein Arbeitsspeicher von mindestens 8GB empfohlen und man benötigt neben einem HMDI 1.3 Videoausgang mindestens einen USB 3.0, sowie 2 USB 2.0-Anschlüsse. Das Betriebssystem muss mindestens Windows 8.1 sein. Um einen dementsprechend leistungsfähigen PC zur Verfügung zu haben, muss man also nochmals etwas tiefer in die Tasche greifen und mit einem Preis von mindestens 1.000,- € aufwärts rechnen. Da beide Systeme nativ unterschiedliche Plattformen nutzen, kann man nicht alle Spiele und Apps mit beiden Geräten nutzen. Allerdings kann man zumindest mit der Oculus Rift auch auf die von HTC verwendete SteamVR-Plattfom zugreifen.

Gear VR & Google Daydream
Einen Mittelweg zwischen relativ hoher Qualität der immersiven Erfahrung und einem erschwinglichen Preis bieten die GearVR Brille von Samsung, die nur mit bestimmten High-End-Smartphones von Samsung funktioniert, sowie die Google Daydream, die mit einer Auswahl an Smartphones funktioniert.

 

Die Samsung GearVR greift auf die Oculus-Plattform zurück, bietet eine gute grafische Darstellung und damit verbunden eine weitaus größere Immersionserfahrung als ein Cardboard. Sobald man das Smartphone in die Brille einsetzt, wird die Oculus-App gestartet. Da die Rechenleistung vom Smartphone kommt, ist man hier nicht kabelgebunden. Man muss lediglich hin und wieder eine Pause machen, damit sich das Smartphone nicht überhitzt. Inzwischen gibt es für die GearVR auch einen Touch-Controller, der in manchen Apps sogar in der virtuellen Welt als solcher sichtbar ist. Während man bis vor kurzem noch per berührungsempfindlichem Touchpad den Cursor bewegen musste, ist dies nun weitaus komfortabler geworden, da man den Touch-Controller ähnlich einer Maus, aber im Raum verwenden kann. Preislich beginnt diese Lösung bei ca. 600,- €, wovon das Bundle von VR-Brille und Touch-Controller bei um die 130,- € angesiedelt ist und zum Beispiel ein Samsung Galaxy S7 mittlerweile für unter 500,- € zu haben ist.

 

Die Google Daydream View ist nicht aus Plastik, sondern aus Textil. Das macht sie sehr leicht, luftdurchlässig und handwaschbar. Sie ist laut Herstellerwebseite mit folgenden Smartphones kompatibel: Google Pixel, Google Pixel XL, Motorola Moto Z und Moto Z Force, Huawei Mate 9 Pro und Porsche Design Mate 9, ZTE Axon 7. Weitere angekündigte Smartphones sollen das Samsung Galaxy S8 und S8+ sein, sowie das Asus ZenFone AR. Ein Standalone-Headset, das kein Smartphone benötigt, ist angekündigt, ein Marktstart bisher noch nicht bekannt. Preislich liegt die Daydream View bei 69,- €, ein kompatibles Smartphone zwischen 450,- € und 900,- € (UVP). Auch für die Daydream View gibt es einen Controller, der wie der Touch-Controller der GearVR funktioniert und im Lieferumfang enthalten ist. Die Apps bezieht das in die Daydream View eingelegte Smartphone von der gleichnamigen Plattform. Die Apps kommen ähnlich wie bei der Oculus-Plattform aus den unterschiedlichsten Bereichen von Unterhaltung und Spiele bis hin zu Journalismus und Bildung.

 

Für alle VR-Brillen gilt übrigens, dass von einer Nutzung durch Kinder unter 13 Jahren abzuraten ist, da unsicher ist, wie sich die virtuelle Erfahrung auf sie auswirkt. Außerdem gibt es Menschen, die sehr empfindlich darauf reagieren, dass ihre Augen etwas anderes sehen als ihr Körper wahrnimmt. Dadurch kann Motion Sickness entstehen – eine Übelkeit ähnlich wie die „Seekrankheit“.

Streaming

Möchte man zu Demonstrationszwecken das, was man sieht, über einen Fernseher oder einen Beamer streamen, gibt es für alle Systeme funktionierende Lösungen. Allerdings gibt es für jedes System eine andere Lösung, die wenigsten sind miteinander kompatibel.

AR
Möchte man ein Tablet oder ein Smartphone spiegeln, um zu zeigen, wie eine Augmented Reality App funktioniert, dann kann man dies ganz einfach kabellos bewerkstelligen, indem man das Android Smartphone mit einem Miracast-fähigen Empfänger verbindet. Die einfachste Lösung ist momentan der Microsoft Wireless Display Adapter (Version 2), der sowohl mit Androidgeräten als auch mit Windows-Geräten funktioniert. Bei Smartphones ist entweder in Android selbst die Möglichkeit des Spiegelns bereits integriert (zum Beispiel bei Samsung-Geräten), oder man kann dafür eine App installieren. Ein iPhone oder ein iPad kann man über Apple-TV spiegeln.

VR
Möchte man die stereografische Ansicht einer Anwendung spiegeln, gelingt dies wie bei Augmented-Reality-Apps bei Android-Geräten über ein Miracast-fähiges Empfangsgerät, welches an den HDMI-Anschluss eines Fernsehers, Monitors oder eines Beamers angeschlossen ist. Auch hier ist der Microsoft Wireless Display Adapter (Version 2) die eleganteste Lösung. Bei iOS-Geräten kommt auch hier Apple-TV zum Zug. Allerdings ist bei beiden Betriebssystemen nur das stereografische Bild spiegelbar, kein monografisches Bild. Der Ton wird auch übertragen.

 

Die Samsung Gear VR, bzw. das in sie eingelegte Smartphone, kann man seit kurzem über die aktuelle Version des Chromecast spiegeln. Dazu gibt es in der Oculus-App einen dafür vorgesehenen Streaming-Button. Tippt man auf diesen, wird ein monografisches Bild an das Empfängergerät gestreamt. Auch hier wird der Ton mit übertragen. Die Übertragung des Bildes ist flüssig.

 

Bei Oculus Rift und HTC Vive ist es am einfachsten, das Bild zu spiegeln, denn sie sind ja zwangsläufig mit einem Computer verbunden, der das monografische Bild, das man in der VR-Brille in stereografischer Ansicht sieht, anzeigen kann. Man muss also lediglich den entsprechenden PC mit einem Beamer verbinden und kann so problemlos anzeigen, was man in der Brille sieht.

Kameras für VR

Samsung 360; Bild: Maurizio Pesce, Lizenz: CC BY

Möchte man selbst 360-Grad-Fotos oder -Videos erstellen, die man anschließend mit einer VR-Brille anschauen oder in Sozialen Netzwerken teilen kann, gibt es zwei grundlegend unterschiedliche Methoden: Entweder benutzt man eine speziell dafür konzipierte Kamera oder aber man greift – zumindest bei reiner Fotografie – auf sein Smartphone zurück.
Die zwei wohl besten sowie kostengünstigen Kameras, die es zurzeit auf dem Markt gibt, sind die Ricoh Theta S und die Samsung Gear 360. Beide sind mit zwei entgegengesetzten Linsen ausgestattet, die über die Weitwinkeltechnik einen Bereich von 180 Grad (Ricoh) bzw. 195 Grad (Samsung) abdecken. Diese beiden halbkugelförmigen Fotos werden dann über eine entsprechende Software zusammengefügt. Wenn man darauf achtet, dass der Lichteinfall gleichmäßig ist, dann entsteht ein einheitliches, nahtlos zusammengefügtes Bild, hier ein Beispiel eines 360-Grad-Videos: YouTuber Casey Neistat bei den Oscarverleihungen 2016. Durch die Überlappung der Bilder aufgrund der zusätzlichen 15 Grad beim Modell von Samsung sollen unschöne Ränder leichter zu vermeiden sein.

 

Die recht flache Ricoh Theta S von 2015 hatte eine ursprüngliche unverbindliche Preisempfehlung von 399,- €. Sie hat eine Auflösung von ca. 14 Megapixel und eine Full-HD-Videoauflösung. Ihr interner Speicher ist 8 GB groß und sie hat eine Livestreaming-Funktion im Videomodus. Apps gibt es für iOS und Android, eine Software für Windows und Mac. 2016 brachte Ricoh eine leicht abgespeckte Variante der Kamera heraus, die Theta SC. Sie liegt bei einer unverbindlichen Preisempfehlung von 229,- €, verfügt aber nur über eine Auflösung von 12 MP, ihre Videoauflösung ist ebenfalls Full-HD. Auch hier ist der interne Speicher mit 8 GB groß.

 

Von Samsung gibt es momentan zwei interessante Modelle: die Gear 360 aus dem Jahre 2016 und ihren Nachfolger von 2017. Das runde Modell von 2016 wurde anfänglich für 349,- € verkauft und verfügt über eine Auflösung von 15 MP bei Bildern, sowie eine an 4-K heranreichenden Auflösung bei Videos. Ein interner Speicher ist nicht verbaut, aber die Kamera unterstützt Micro-SD-Karten bis 256 GB. Bearbeiten kann man die Bilder am PC mit dem Gear 360 Action Director, oder aber in der App, die jedoch anfangs lediglich mit wenigen ausgewählten Samsung-Smartphones der Oberklasse kompatibel war. Dieses Manko hat Samsung inzwischen behoben und die App ist mit neueren Android-Versionen kompatibel.

 

Das schlankere, eher längliche Modell von 2017 kam zu einem Preis von 249,- € auf den Markt und war von vorne herein kompatibel mit Android und iOS. Der Bildsensor hat auch hier wieder 15 MP, Videoaufnahmen erreichen die 4-K-Qualität und auch diesmal wurde auf einen externen Speicher in Form einer Speicherkarte bis zu 256 GB gesetzt. Als Zugabe gibt es nun auch hier Livestreaming zu Facebook und YouTube, allerdings nicht in 4-K-Auflösung. Erfahrungsgemäß legt man sich lieber das Modell von 2016 zu, wenn man eher Bilder mit der Gear 360 machen möchte, während man für Videoaufnahmen eher zum Modell von 2017 greifen sollte.

 

Wer lieber Smartphones benutzen will, um 360-Grad-Fotos zu erstellen (Videos sind bisher nicht möglich), findet in den einschlägigen App-Stores relativ viele Apps, die dies ermöglichen. Die Qualität ist bei keiner dieser Apps vergleichbar mit einer vollwertigen 360-Grad-Kamera. Teilweise ist nicht einmal eine separate App nötig, denn die meisten aktuellen Android-Smartphones haben einen integrierten Photo-Sphere-Modus, der bei manchen Herstellern, wie Samsung, auch „Surround Shot“ heißt. Die herkömmliche iOS-Kamera verfügt noch nicht über einen solchen Modus, hier ist beispielsweise die App 360 Panorama zu empfehlen.

Augmented / Virtual Reality, Computer / Hardware, Computerspiele, Lehrkräfte

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