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(German) VR – Virtuelle Realität für Dummies

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Google Cardboard

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Zum ersten mal erreichte das Thema VR wirklich das breite Publikum durch eine einfache, wie geniale Erfindung: das Cardboard von Google – ein simples Gehäuse aus Pappkarton, in das man sein Smartphone hineinschieben konnte. An der Vorderseite waren zwei Sammellinsen angebracht, durch die der Betrachter auf das Smartphone gucken konnte. Durch den Bewegungssensor des Smartphones konnte man nun Kopfbewegungen registrieren und obwohl die Geräte nur einen einzigen Bildschirm hatten, wurde dieser einfach in zwei Hälften aufgeteilt: eine für das linke, die andere für das rechte Auge.

Diese einfachen Vorrichtungen waren bereits für um die 10 Euro zu haben und ermöglichten nicht nur das Gucken von 3D-Videos auf dem Smartphone, sondern auch erste Ausflüge in virtuelle Welten. Aufgrund der schlichten Einfachheit, der Kompatibilität mit Geräten aller möglichen Hersteller und Preisklassen, sowie der geringen Kosten löste diese einfache Vorrichtung einen wahren Hype aus, in Folge dessen viele ihre ersten Erfahrungen mit virtuellen Realitäten sammelten.

Doch die Einfachheit dieses System war auch seine Schwäche: durch das Aufteilen eines einzigen Bildschirms auf zwei Augen wurde die Auflösung des Smartphones quasi halbiert. Die Grafik wirkte sehr pixelig. Die vergrössernd wirkenden Sammellinsen verschlimmerten diesen Eindruck noch und man sah deutlich jeden einzelnen Pixel. Dieser unschöne Effekt, der VR-Headsets noch die nächsten Jahre begleiten sollte, erhielt den passenden Namen “Fliegengitter-Effekt”. Denn durch seine Pixeligkeit sah die Grafik auf diesen Geräten aus, als würde man durch ein Fliegengitter gucken.

Alles DOF, oder was?

Cardboards waren zwar eine nette Spielerei, aber noch nicht wirklich realistisch genug und noch kein Vergleich zum heutigen technischen Stand der VR. Das lag vor allem daran, das ein Smartphone eigentlich nur rudimentäre Kopfbewegungen erkennen kann: nach links / rechts gucken, nach oben und unten, vielleicht noch den Kopf neigen. Hier spricht man auch von 3DOF (“three degrees of freedom”), also nur drei Freiheitsgraden.

Kurz gesagt: der Betrachter war an einem Punkt der virtuellen Welt fixiert und konnte dort nur seinen Kopf rotieren. Jede Bewegung des Körpers, von Gehen ganz zu schweigen, wurde nicht registriert. Man konnte sich zwar mit Joystick und Controller im Raum bewegen, die Bewegungen des eigenen Körpers aber wurden nicht direkt umgesetzt. So wirkte das ganze noch recht hölzern und wenig überzeugend.

Um aber eine wirklich realistische Simulation fremder Welten zu erzeugen, sind mindestens 6DOF, also drei weitere Freiheitsgrade erforderlich: das hin- und zurück bewegen des Körpers, das nach links und rechts gleiten des Körpers, sowie das Bücken oder Springen. Und das alles bitte in Echtzeit. Erst dann erhält das Gehirn genügend Informationen, um mit der künstlichen Umgebung so weit zu interagieren, das die Illusion annähernd perfekt ist.

Oculus betritt die Bühne

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Palmer Luckey, ein Designer am Institute for Creative Technologies an der University of Southern California, war 2012 ziemlich unzufrieden mit den damals erhältlichen VR-Brillen und ihren technischen Einschränkungen. Er empfand sie als untauglich für Computerspiele und entwarf deshalb eine Idee zu einem revolutionären VR Headset, die er dem Computerspiele-Entwickler John Carmack vorstellte.

John Carmack war bereits damals vielen Computerspielern ein Begriff, schliesslich war er als Programmierer an bahnbrechenden Videospielen wie Wolfenstein 3D und Doom beteiligt, die u.a. als Vorreiter der heutigen 3D-Spiele und Ego Shooter gelten.

Zusammen entwickelten sie einen Prototypen, der bereits 2012 mit einer dafür kompatiblen Version von Doom 3 vorgestellt wurde. Um das Projekt zu finanzieren, wurde am 1. August 2012 eine Crowdfunding-Finanzierungskampagne auf der Online-Plattform Kickstarter gestartet, mit dem Ziel, 250.000 US-Dollar für die weitere Entwicklung zu akquirieren. Unterstützt wurde die Kampagne unter anderem von den langjährigen Computerspieleentwicklern John Carmack (id Software), Gabe Newell und Michael Abrash (Valve), Cliff Bleszinski und Tim Sweeney (Epic Games) sowie Chris Roberts (Cloud Imperium Games).

Das angestrebte Ziel war innerhalb von nur vier Stunden erreicht, die Crowdfunding-Aktion schloss mit 2.437.429 US-Dollar. Mit einer Gesamtfinanzierung von 974% des ursprünglich geplanten Volumens steht das Oculus-Rift-Projekt bis heute eines der am stärksten finanzierten Projekte auf Kickstarter.com dar. Schon damals zeichnete sich also ab, das viele Nutzer sich nach VR-Lösungen sehnten, die diesen Namen auch wirklich verdienten.

Die Zeit der Spielereien war vorbei, die Zeit war reif: nun sollte es endlich ans Eingemachte gehen.

Schon ein Jahr später gelang es den Oculus-Entwicklern mit John Carmack in der Rolle des Chef-Entwicklers, in einer Investorenrunde 16 Millionen US-Dollar für das Projekt zu gewinnen. 2014 wurde bereits ein neuer Prototyp mit verbesserter Hardware vorgestellt und war technisch schon so ambitioniert und überzeugend, das Facebook das Unternehmen Oculus für 400 Millionen US-Dollar in bar und 1,6 Milliarden US-Dollar in Facebook-Aktien aufkaufte. Dies sorgte erst einmal für grossen Unmut unter den Nutzern, die die Entwicklung des Prototypen auf Kickstarter mitfinanziert hatten und wird auch heute noch durchaus kritisch betrachtet.

Revolutionäre Technik

Technisch gesehen überzeugte das Oculus Headset aber durchaus: durch das große Display war ein Sichtfeld von 110° (diagonal, 90° horizontal) möglich. Herkömmliche Head-Mounted-Displays in diesem Preissegment boten lediglich ein Sichtfeld von 40° diagonal. So erzeugten diese Geräte lediglich den Eindruck, auf einen entfernten rechteckigen Bildschirm zu schauen, dessen Ränder deutlich sichtbar sind. Das Oculus Rift füllte dagegen praktisch das gesamte Gesichtsfeld aus, die Bildränder waren kaum wahrnehmbar. So entsteht beim Benutzer das Gefühl, “im Spiel” zu sein (Immersion).

Die Kombination aus 3-Achsen-Gyrometer und Beschleunigungssensoren, sowie einer zusätzlichen Kamera, sollte schnelle Reaktionen auf Bewegungen gewährleisten, während ein Magnetometer der korrekten Ausrichtung des Bildes diente (Head-Tracking). Die Bewegungssensoren der Entwicklerversion massen nur Kopfdrehungen (Rotation), lineare Kopfbewegungen (Translation) wurden nicht registriert. Die Sensoren des Oculus Rift arbeiteten mit einer Abtastfrequenz von 1 KHz. Deutlich schneller als Sensoren, die bisher in Head-Mounted Displays oder Smartphones eingesetzt wurden (120 Hz). Dies trug wesentlich zu einer Verringerung der Verzögerungszeit zwischen Kopfbewegung und Bilddarstellung bei, was den Grad der Immersion zusätzlich erhöhte.

Auf der nächsten Seite: die Konkurrenz holt auf.

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