Kapitel 24

Die Entwicklung von Augmented Reality und Virtual Reality

Das Jahrzehnt 2010–2020 war eine Zeit voller Aufregung und bedeutender Fortschritte in den Bereichen Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) . Obwohl die Ideen hinter diesen Technologien Jahrzehnte zurückreichen, kam es in dieser Zeit zu entscheidenden technologischen Fortschritten, die sie zugänglicher machten und praktische Anwendungen in einer Vielzahl von Kontexten ermöglichten.

24.1 Definition und Schlüsselkonzepte:
Erweiterte reale und virtuelle Welten

Augmented Reality (AR) überlagert digitale Informationen (Bilder, Texte, Videos, 3D-Objekte) mit der realen Welt, die über einen Bildschirm (z. B. den eines Smartphones oder einer speziellen Brille) betrachtet wird. Ziel ist es, die Wahrnehmung der Realität durch interaktive virtuelle Elemente zu bereichern.

Virtuelle Realität (VR) schafft eine vollständig simulierte und immersive Umgebung, in der der Benutzer, der ein Headset trägt und häufig Controller verwendet, mit einer dreidimensionalen digitalen Welt interagieren kann. Ziel ist es, ein Sinneserlebnis zu bieten, das die physische Präsenz in einer virtuellen Umgebung simuliert.

Zu den Schlüsselkomponenten von AR-Systemen gehören:

Anzeige: Bildschirme von Smartphones, Tablets oder speziellen Viewern, die es ermöglichen, die Überlagerung virtueller Elemente mit der realen Welt zu betrachten.
Sensoren: Kameras, Beschleunigungsmesser, Gyroskope und Tiefensensoren, die es dem System ermöglichen, die Umgebung und den Standort des Benutzers zu verstehen.
Software: Algorithmen und Anwendungen, die die Überlagerung virtueller Elemente in einer mit der realen Welt konsistenten Weise verwalten.

Zu den Schlüsselkomponenten von VR-Systemen gehören:

Headset: Ein Gerät, das die Augen des Benutzers bedeckt und eine dreidimensionale virtuelle Umgebung über zwei separate Bildschirme für jedes Auge anzeigt, wodurch ein stereoskopischer Effekt entsteht.
Controller: In der Hand des Benutzers gehaltene Geräte, die eine Interaktion mit der virtuellen Umgebung durch Bewegungen und Tasten ermöglichen.
Trackingsysteme: Sensoren und Kameras, die die Position und Ausrichtung des Betrachters und der Controller im Raum verfolgen und es dem Benutzer ermöglichen, sich in der virtuellen Welt auf natürliche Weise zu bewegen und zu interagieren.

24.2 Wichtige technologische Entwicklungen:
Hardware- und Software-Fortschritt

Das Jahrzehnt 2010–2020 war von wichtigen technologischen Entwicklungen geprägt, die AR und VR leistungsfähiger und zugänglicher machten:

Verbesserungen bei Displays: Die in AR- und VR-Headsets verwendeten Displays wurden anspruchsvoller, mit höheren Auflösungen, größeren Sichtfeldern und höheren Bildwiederholraten, was die Latenz reduzierte und die visuelle Qualität und das Eintauchen verbesserte.
Fortschrittliche Tracking-Systeme: Tracking-Systeme gingen von externen Lösungen, die auf externen Sensoren basieren, zu „Inside-Out“-Systemen über, die direkt in das Headset integriert sind und Kameras verwenden, um die Umgebung abzubilden und die Bewegungen des Benutzers und der Controller präziser und zuverlässiger zu verfolgen. Für AR gab es Fortschritte im räumlichen Verständnis und der Fähigkeit, die Umgebung in 3D abzubilden.
Sensoren und Eingaben: In AR/VR-Geräte integrierte Sensoren (Beschleunigungsmesser, Gyroskope, Magnetometer, Kameras) wurden präziser und schneller. Es wurden intuitivere Eingabemethoden entwickelt, wie z. B. Hand-Tracking (Verfolgen von Händen ohne physische Controller) und haptisches Feedback (das das Gefühl einer Berührung simuliert).
Software- und Entwicklungsplattformen: Es entstand ein Ökosystem von Software- und Entwicklungsplattformen (wie Unity und Unreal Engine), das die Erstellung von AR- und VR-Anwendungen vereinfachte, indem es Tools, Bibliotheken und Ressourcen für Entwickler bereitstellte.

24.3 Anwendungen von Augmented Reality:
Das Digitale, das das Reale bereichert

AR fand in einer Vielzahl von Branchen Anwendung:

Gaming: Der Erfolg des Spiels Pokémon Go im Jahr 2016 zeigte das Potenzial von AR, ein Massenpublikum anzusprechen, indem virtuelle Kreaturen über die reale Welt gelegt werden, die über Smartphones erfasst werden können.
Navigation und Kontextinformationen: Navigations-Apps nutzten AR, um Pfeile und Richtungen direkt in die von der Smartphone-Kamera aufgenommene Straßenansicht einzublenden. Andere Anwendungen lieferten Kontextinformationen zu Objekten oder Orten, die von der Kamera erfasst wurden.
Einzelhandel und E-Commerce: AR wurde verwendet, um Verbrauchern die Möglichkeit zu geben, Kleidung, Brillen oder Make-up vor dem Online-Kauf virtuell „anzuprobieren“. Auch virtuelle Möbel, mit denen Sie visualisieren konnten, wie ein Möbelstück in Ihre Wohnumgebung passen würde, wurden zu einer beliebten Anwendung.

Bildung und Ausbildung: AR bot neue Möglichkeiten des interaktiven Lernens, indem 3D-Modelle und zusätzliche Informationen in Lehrbüchern oder realen Objekten überlagert wurden. In der Berufsausbildung wurde AR für Simulationen und Echtzeit-Walkthroughs eingesetzt.
Fernwartung und -unterstützung: Außendiensttechniker könnten Fernunterstützung von Experten erhalten, die Anweisungen und visuelle Hinweise über AR-Headsets direkt in ihr Sichtfeld einblenden könnten, was die Lösung komplexer Probleme erleichtert.
Kunst und Design: Künstler und Designer nutzten AR, um interaktive Installationen zu erstellen, die physische und digitale Elemente vermischten, und um Prototypen und Designkonzepte in realen Kontexten zu visualisieren.

24.4 Anwendungen der virtuellen Realität:
Eintauchen in digitale Welten

VR fand Anwendungen in Bereichen wie:

Gaming: Gaming war ein wichtiger Treiber für die Einführung von VR und schuf immersive First-Person-Erlebnisse, die es den Spielern ermöglichten, sich in der Spielwelt wirklich präsent zu fühlen.
Unterhaltung: VR-Erlebnisse wurden entwickelt, um Filme, Konzerte und Sportveranstaltungen immersiv anzusehen und eine 360-Grad-Perspektive zu bieten.
Training und Simulation: VR erwies sich als wertvolles Werkzeug für das Training in Hochrisikoumgebungen (wie die Ausbildung von Chirurgen, Piloten oder Militärpersonal) und für die Erstellung realistischer Simulationen für verschiedene Zwecke.
Remote-Zusammenarbeit: VR-Plattformen ermöglichten es Menschen an verschiedenen Standorten, sich in gemeinsamen virtuellen Umgebungen zu treffen und zusammenzuarbeiten und so physische Anwesenheit zu simulieren.
Therapie und Wohlbefinden: VR wurde zur Behandlung von Phobien (wie Höhenangst oder Spinnenangst), posttraumatischer Belastungsstörung (PTBS) und zur Schmerzbehandlung durch immersive und ablenkende Erfahrungen eingesetzt.
Datenvisualisierung und Design: VR bot neue Möglichkeiten zur Visualisierung komplexer Datensätze in 3D und ermöglichte es Architekten und Designern, ihre Entwürfe vor dem Bau durchzugehen.

24.5 Herausforderungen und Einschränkungen:
Hindernisse für die Massenadoption

Trotz der Fortschritte standen AR und VR in diesem Jahrzehnt vor mehreren Herausforderungen und Einschränkungen:

Kosten: Die Kosten für hochwertige VR-Headsets und spezielle AR-Geräte stellten weiterhin ein Hindernis für die Akzeptanz durch den Massenkonsumenten dar.
Komfort und Benutzererfahrung: Probleme wie das Gewicht und die Größe der Headsets, das Gefühl der Reisekrankheit (virtuelle Reisekrankheit) und die Notwendigkeit komplexer Konfigurationen schränkten die Benutzererfahrung für viele ein.
Technische Einschränkungen: Anzeigeauflösung, Sichtfeld und Latenz (die Verzögerung zwischen der Aktion des Benutzers und seiner Reaktion in der virtuellen Welt) blieben Bereiche mit Verbesserungsbedarf. Die erforderliche Rechenleistung für die Ausführung komplexer AR/VR-Anwendungen war hoch.
Mangel an Inhalten: Die Verfügbarkeit hochwertiger und ausreichend vielfältiger AR- und VR-Inhalte blieb eine Herausforderung, um ein breites Publikum anzulocken.

Soziale und Datenschutzprobleme: Es gab Bedenken hinsichtlich der möglichen sozialen Isolation, die sich aus dem Eintauchen in virtuelle Welten ergibt, und der Auswirkungen auf die Privatsphäre, die das Sammeln von Daten über die Bewegungen und Interaktionen der Benutzer in AR/VR-Umgebungen mit sich bringt.

24.6 Neue Trends und Zukunftsaussichten:
Auf dem Weg zur Reife

Gegen Ende des Jahrzehnts zeichneten sich Trends ab, die die Zukunft von AR und VR prägen würden:

Verbesserte Hardware: Forschung und Entwicklung konzentrierten sich weiterhin auf die Entwicklung von AR/VR-Geräten, die leichter, komfortabler und leistungsfähiger sind und eine längere Akkulaufzeit haben.
Konvergenz mit anderen Technologien: Die Integration von AR/VR mit anderen Technologien wie künstlicher Intelligenz (um intelligentere und interaktivere virtuelle Umgebungen zu schaffen) und 5G (um nahtlosere und vernetztere AR/VR-Erlebnisse zu ermöglichen) wurde untersucht.
Metaverse: Das Konzept von Metaverse , einem dauerhaften, gemeinsamen virtuellen Raum, in dem Benutzer miteinander und mit digitalen Inhalten interagieren können, gewann zunehmend an Popularität, wobei VR als eine der Schlüsseltechnologien für den Zugriff darauf angesehen wird.

Das Jahrzehnt 2010–2020 war eine entscheidende Zeit für die Entwicklung von Augmented Reality und Virtual Reality. Obwohl diese Technologien immer noch Einschränkungen aufweisen, machten sie erhebliche Fortschritte, fanden in verschiedenen Bereichen Anwendung und begannen, in das Bewusstsein der breiten Öffentlichkeit einzudringen. Die Zukunft versprach voller Weiterentwicklungen und noch größerem Transformationspotenzial für die Art und Weise, wie wir mit der digitalen und physischen Welt interagieren.