Virtuelle Umgebung

Fallschirmspringer der US-Navy üben mit einem Head-Mounted Display virtuell das Fallschirmspringen

Als virtuelle Realität oder Virtual Reality (engl.), kurz VR, wird die Darstellung und gleichzeitige Wahrnehmung der Wirklichkeit und ihrer physikalischen Eigenschaften in einer in Echtzeit computergenerierten, interaktiven virtuellen Umgebung bezeichnet.

Hardware

Um ein Gefühl der Immersion zu erzeugen, werden zur Darstellung virtueller Welten spezielle Ausgabegeräte benötigt. Bekannt sind vor allem das Head-Mounted Display, Großbildleinwände oder die CAVE. Um einen räumlichen Eindruck zu erzeugen, werden zwei Bilder aus unterschiedlichen Perspektiven erzeugt und dargestellt (Stereoprojektion). Um das jeweilige Bild dem richtigen Auge zuzuführen, existieren verschiedene Technologien. Man unterscheidet aktive (wie z. B. Shutterbrillen) und passive Technologien (wie z. B. Polfilter oder Infitec). Für die Interaktion mit der virtuellen Welt werden spezielle Eingabegeräte benötigt. Zu nennen sind hier unter anderem Spacemouse, Datenhandschuh, Wand und Flystick. Teilweise werden aber auch Standardeingabegeräte wie Tastatur oder Maus, oder sehr spezialisierte Geräte verwendet. Zur Positionserfassung von Objekten der realen Welt werden Trackingsysteme verwendet.

Software

Man benötigt zur Erzeugung virtueller Realität speziell für diesen Zweck entwickelte Software. Diese Programme müssen komplexe dreidimensionale Welten in Echtzeit, d. h. mit mindestens 25 Bildern pro Sekunde (dieser Wert variiert je nach Anwendung – eine Fahrsimulation beispielsweise erfordert mindestens 60 Bilder pro Sekunde um Übelkeit (Simulatorkrankheit) zu vermeiden), in Stereo (getrennt für linkes und rechtes Auge) berechnen können.

Für die Modellierung von dreidimensionalen, virtuellen Objekten kommen Programme wie Maya, 3D Studio Max, Blender, Google SketchUp, Softimage XSI, Cinema 4D, Lightwave3D und andere CAD- oder 3D-Programme zur Anwendung. Zusätzliche Software wird für die Bild- und Tonbearbeitung benötigt.

Um die dort modellierten Objekte zu interaktiven Simulationen zusammenzusetzen nutzt man Autorensysteme, wie z. B. World Tool Kit oder World Up. Auch das Authoring-Programm Macromedia Director kann 3D-Welten in Echtzeit und interaktiv darstellen. Da Director auch Dateien im Shockwave-Format ausgeben kann, sind diese 3D-Welten auch mittels Plugins in Browsern erlebbar. Allerdings lässt sich mit dieser Technik nur ein geringer Grad an Immersion erreichen. In den letzten Jahren haben sich speziell in Deutschland und Frankreich eine Reihe von Firmen etabliert, die Virtual Reality Software für Industrieunternehmen anbieten, etwa ICIDO, Realicon, visenso, more3D und imsys.

Zur Darstellung von interaktiven, grafischen 3D-Szenen im Internet dient die Beschreibungssprache VRML/X3D.

Anwendungen

Eine 3D-Powerwall von DaimlerChrysler

Flugsimulator

Virtuelle Realität lässt sich in vielen Bereichen einsetzen. Ein sehr bekanntes Einsatzgebiet ist die Pilotenausbildung in Flugsimulatoren. Auch in der Industrie wird diese Technologie verstärkt eingesetzt, vor allem zur Erstellung von virtuellen Prototypen oder für Ergonomietests. In der Industrie wird die VR-Anlage unter anderem „Powerwall“ genannt. Weitere Einsatzgebiete sind Architekturvisualisierungen, Medizin und Edutainment (z. B. Virtual Cultural Heritage).

Aktuell erlebt die virtuelle Realität ein Comeback in Form der MMOGs: servergestützter 3D-Spiele. Obwohl dieser Einsatzform noch einige typische Eigenschaften und Gerätschaften wie 3D-Brille oder dem ganzkörperlichen Eintauchen fehlt, sind die Prinzipien dahinter (wie echte dreidimensionale Anordnung der Objekte, Avatare, Interaktion) bereits vorhanden.

Virtuelle Realität wird in zunehmendem Maß auch zur Unterhaltung eingesetzt, als Beispiel kann etwa das Programm VR Cyberracer gelten.

Literatur

• Howard Rheingold: Virtuelle Welten. Reisen im Cyberspace, Rheinbeck bei Hamburg 1992, ISBN 3498057316
• Andreas Lober: Virtuelle Welten werden real. Second Life, World of Warcraft & Co: Faszination, Gefahren, Business, Dpunkt, 08/2007, ISBN 978-3936931471

Vorkommen in Filmen

• Im Film Tron (Disney, 1982) wird der Hauptdarsteller direkt körperlich in eine virtuelle Realität gezogen.
• Im fiktiven Star-Trek-Universum in Form des Holodecks.
• In Simulacron-3 sowie dessen Verfilmungen Welt am Draht (1973) und The 13th Floor (1999) verwischen die Grenzen zwischen Realität und virtueller Realität.
• .hack beschäftigt sich mit dem Phänomen des VR-MMORPG.
• Im Film eXistenZ befinden sich die Protagonisten in einer stark verschachtelten virtuellen Realität.
• Im Film der Rasenmähermann von 1992 (mit Pierce Brosnan) versucht ein Wissenschaftler, den geistig zurückgebliebenen Gemeindegärtner mittels VR intelligenter zu machen. Das Experiment schlägt "zu gut" an und Jobe entwickelt erschreckende übersinnliche Kräfte. Die damals hervorragende Darstellung der VR wirkt inzwischen etwas veraltet, gibt aber dennoch einen Eindruck über die Möglichkeiten dieses Mediums.
• In Matrix (1999) lebt nahezu die gesamte Erdbevölkerung in VR; in Animatrix sind insbesondere in der Episode "Matriculated" virtuelle Welten zu sehen.
• Im dritten X-Men-Film The Last Stand gibt es eine realistische Simulationsumgebung, genannt der „Dangerroom“, wo die Kampfausbildung der jungen X-Men-Generation stattfindet.
• Im Film Enthüllung mit Michael Douglas und Demi Moore durchwandert der Hauptdarsteller ein VR-basiertes Dateisystem.

Siehe auch

• Immersion (virtuelle Realität)
• 3D-Echtzeit
• Second Life
• Cyberpunk
• Cyberspace
• Virtuell

Virtuelle Welten im Internet

• OpenSource Projekte
  • http://www.opencroquet.org
  • http://www.opensimulator.org
  • http://metaverse.sourceforge.net/
  • http://interreality.org/

• Webkinz

Weblinks

• On The Net - Resources in Virtual Reality
• Technology Review: Virtuelle Welt als Zufluchtsort vor Schmerzen

Wissenschaftliche Publikationen

• Publikationen des Competence Center Virtual Environments des Fraunhofer IAO
• Publikationen des VRVis Zentrum für Virtual Reality und Visualisierung
• Publikationen des Innovation Center Virtual Reality
• Publikationen der Virtual Reality Systems Group der Bauhaus-Universität Weimar