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Virtual Reality (VR) ist eine boomende neue Technologie, die die Art und Weise verändert, wie wir arbeiten, spielen und einkaufen. Aber mit ihrer Popularität kommen auch viele neue Begriffe und Akronyme auf, die es schwer machen, den Überblick zu behalten. In diesem Artikel definieren wir die Begriffe und Abkürzungen, die in der Branche verwendet werden, und helfen dir, die Grundlagen der virtuellen Realität zu verstehen und dich in dieser neuen Landschaft zurechtzufinden.
Außerdem wird dieser Artikel aktualisiert, wenn neue Begriffe eingeführt und bekannt gemacht werden.
Die Unterschiede zwischen den Realitätsabkürzungen werden dadurch erklärt, wie sehr sie die Immersion erreichen.
Virtuelle Realität (VR) ist ein Inhalt, der sich im kompletten Blickfeld des Trägers befindet. Grob gesagt ist es so, als ob man sich ein interaktives Kino vor die Augen schnallt.
Augmented Reality (AR) ist ein computergenerierter Inhalt, der über die reale Welt gelegt wird und mit ihr in Echtzeit interagiert. Es ist so, als hättest du einen Bildschirm in deiner Sonnenbrille, aber mit digitalen 3D-Objekten auf deinem Tisch – denk an PokémonGO.
Assisted Reality (aR) ist dasselbe wie AR, aber ohne Interaktivität mit der realen Welt. Es ist wie ein statischer Bildschirm auf deiner Sonnenbrille, der dir Filme oder Telefonbenachrichtigungen anzeigen kann.
Assisted Reality wird in zwei Arten von Displays unterteilt: monokulare und binokulare.
Monokular ist, wenn die AR nur vor einem Auge angezeigt wird. Dies kann entweder durch einen Aufsatz oder ein Visier auf dem Kopf geschehen. Das RealWear HMT-1 zum Beispiel ist ein monokulares Smart Glass von aR.
Binokular bedeutet, dass aR vor beiden Augen angezeigt wird, ähnlich wie bei einer normalen Brille. Die Vuzix Blade Upgraded zum Beispiel ist ein binokulares aR Smart Glass.
Mixed Reality (MR) ist noch eine Stufe immersiver als AR. MR verschmilzt das Digitale mit dem Realen. Es reicht nicht mehr aus, eine digitale 3D-Lampe auf deinem Tisch zu haben. Mit MR kannst du die Lampe einschalten und dein Zimmer beleuchten oder das Design und die Farbe der Lampe ändern.
Extended Reality (XR) ist der Oberbegriff für alle Realitätsbegriffe, sowohl jetzt als auch in Zukunft. Er dient dazu, alles in einem einzigen Begriff zusammenzufassen oder wenn Unternehmen eine oder mehrere Realitäten zu einzigartigen Lösungen kombinieren: wie Phario mit Varjo-Headsets.
Das Metaverse wird auch als das verkörperte Internet bezeichnet und unterscheidet sich vom Web 3.0. Das Metaverse ist die Verschmelzung von digitalen und Online-Elementen mit unserer realen Welt. In gewisser Weise ist das Metaverse ein virtueller gemeinsamer Raum, den du entweder mit virtueller oder erweiterter Realität betrittst. Matthew Ball, ein Metaverse-Experte, beschreibt das Metaverse als “ein massiv skaliertes und interoperables Netzwerk von in Echtzeit gerenderten virtuellen 3D-Welten, die synchron und dauerhaft von einer praktisch unbegrenzten Anzahl von Nutzern mit einem individuellen Gefühl der Präsenz und mit Kontinuität von Daten wie Identität, Geschichte, Berechtigungen, Objekten, Kommunikation und Zahlungen erlebt werden können.”
Ein Virtual-Reality-Headset und der Begriff HMD (Head Mounted Display) sind im Prinzip dasselbe. Der Begriff selbst stammt aus der Zeit, als man sich bei VR einfach ein Display vor die Augen schnallte.
Standortbezogene virtuelle Realität wird verwendet, wenn VR-HMDs (das, was du gerade gelernt hast) an verschiedene Orte gebracht werden, um sie dort zu benutzen. Ein Beispiel dafür ist, wenn Unternehmen VR-Headsets für Präsentationen auf ihre Konferenzstände mitnehmen.
Stationäre VR ist eine Virtual-Reality-Station, die für die Nutzung im Innenbereich eingerichtet ist. Diese Kategorie spiegelt wider, wie das Tracking funktioniert: siehe Outside-In-Tracking unten. In der Regel wird stationäre VR von Verbrauchern beim Spielen in ihrem Wohnzimmer oder von Unternehmen bei der Entwicklung und Gestaltung an einem bestimmten VR-Arbeitsplatz genutzt.
Cinematic VR ist auch als 360-Grad-Video bekannt und bezieht sich auf 360-Grad-Videokameras wie die GoPro MAX. Cinematic VR sind Videoinhalte, die einem Film ähneln, aber in der virtuellen Realität erlebt werden.
CG VR sind Virtual-Reality-Inhalte und -Erlebnisse, die auf einem Computer erstellt und als 3D-Objekte gerendert werden: Denk an Videospiele.
Degrees of Freedom bezieht sich darauf, wie beweglich du in der virtuellen Realität sein kannst und ob deine Bewegungen getrackt und simuliert werden.
3 DoF (Rotationsachsen) sind die Rotationsachsen, die getrackt werden, d. h. deine Kopfbewegungen, d. h. das Schwenken deines Kopfes von einer Seite zur anderen, das horizontale Schwenken (Kopfschütteln um “Nein” zu sagen) und das Auf- und Abbewegen deines Kopfes (Um “Ja” zu sagen).
Mit anderen Worten: 3 DoF bedeutet, dass du an einer Stelle stehen bleiben musst, während nur deine Kopfbewegungen getrackt werden.
6 Degrees of Freedom fügt drei weitere Achsen hinzu, auf denen deine Bewegungen in der virtuellen Welt getrackt und simuliert werden können. Also die Bewegung in einer geraden Linie nach links oder rechts, die Bewegung in einer geraden Linie nach vorne oder hinten und die Bewegung nach oben oder unten.
Mit anderen Worten: 6 DoF bedeutet, dass du die Freiheit hast, dich zu in alle Richtungen zu bewegen.
Ähnlich wie die Echoortung einer Fledermaus funktioniert LiDAR, eine Tracking-Methode, bei der ein Laser auf ein Objekt geschossen wird und die Zeit gemessen wird, die der Laser braucht, um zurück zu prallen. LiDAR ist eine effektivere Lösung für das Tracking, da es schnell eine komplizierte und detaillierte 3D-Karte der Umgebung des Trägers erstellen kann. Es funktioniert sogar in völliger Dunkelheit.
Eine IMU oder Inertial Measurement Unit (Trägheitsmesseinheit) ist ein Gerät, das die Position, den Winkel und die Bewegung eines Headsets mit Hilfe von Gyroskopen und Beschleunigungsmessern misst, trackt und meldet. Mit anderen Worten: Eine IMU in einem Headset kann deine Kopfbewegungen um 360 Grad tracken.
Inside-Out und Outside-In bedeuten, woher das Tracking kommt und wie frei du beim Tragen eines VR-Headsets bist.
Inside-Out Tracking bedeutet, dass das Tracking vom Headset ausgeht. Das bedeutet natürlich, dass du dich in jeder Umgebung aufhalten kannst und das Tracking trotzdem funktioniert.
Im Gegensatz dazu bedeutet Outside-In Tracking, dass externe Tracking-Stationen (Basisstationen) um einen bestimmten Tracking-Bereich herum platziert werden, d.h. das Tracking funktioniert nur innerhalb dieser Zone.
Wenn sich deine Hände oder dein Controller außerhalb des Sichtfelds der eingebetteten Tracking-Kamera oder des Kegels der Tracking-Station bewegen, kann das Tracking stoppen oder stottern. In diesem Fall werden diese Tracking-Zonen als “tote Zonen” bezeichnet, da nur wenig oder gar kein Tracking vorhanden ist.
Ein Guardian in der virtuellen Realität ist die Grenze deines Tracking-Bereichs. Der Guardian erscheint, wenn du dich der Grenze näherst, und verhindert, dass du sie überschreitest und möglicherweise gegen eine Wand oder ein Möbelstück stößt.
Ein Standalone-VR-HMD bedeutet, dass die Datenverarbeitung im Headset selbst erfolgt. Auch das bedeutet mehr Freiheit, die virtuelle Realität zu erleben, wo immer du bist.
Im Gegensatz dazu bedeutet ein Tethered VR-Headset, dass das HMD nur funktioniert, wenn es mit einem Computer oder einer Spielkonsole verbunden ist. Das schränkt die Freiheit ein, bringt aber in der Regel eine bessere Bildverarbeitung mit sich.
Beim Eye-Tracking werden eingebettete Kameras im VR-Headset platziert, um die Pupillen deiner Augen zu verfolgen und so festzustellen, wohin du schaust. In letzter Zeit haben immer mehr Unternehmen die wertvollen Einsatzmöglichkeiten von Eye-Tracking erkannt.
Ähnlich verhält es sich mit dem Hand-Tracking, bei dem ein Headset, entweder Inside-Out oder Outside-In, die Position, Tiefe, Geschwindigkeit und Ausrichtung deiner Hände verfolgt. Im Allgemeinen erhöht das Hand-Tracking die Immersion des Virtual-Reality-Erlebnisses.
Von einem System-on-Chip oder SoC spricht man, wenn alle (oder die meisten) Verarbeitungselemente in einem geschlossenen System integriert sind. Dies ist ein Unterschied zu herkömmlichen Motherboard-Infrastrukturen, bei denen die Komponenten wie CPU und GPU getrennt sind. SoCs sind daher schneller und energieeffizienter und ermöglichen es den Herstellern von Headsets, ihre eigene optimierte Verarbeitung zu entwickeln. Beispiele für SoCs sind der M2 von Apple und der Tensor von Google.
Foveated Rendering bedeutet, dass ein Headset die Bildschirmauflösung durch Eye Tracking an die Blickrichtung des Trägers anpasst. Mit anderen Worten: Um Rechenleistung zu sparen, lässt das Headset die Ränder deines Blicks verschwimmen, ohne dass du es merkst.
Dynamic Dimming ist eine von Magic Leap entwickelte und in Magic Leap 2 eingesetzte Linsentechnologie, die steuert, wie viel Licht aus der realen Welt in die Augen des Trägers gelangt. Sie ist so effektiv, dass Dynamic Dimming 99,7 % des Lichts blockieren kann, sodass kleinere 3D-Objekte besser zu erkennen sind. Mit Dynamic Dimming ist es zum Beispiel viel einfacher, Text in AR zu lesen.
In der Augmented und Assisted Reality gibt es einen visuellen Effekt, der als “Ghosting” bekannt ist und sich darauf bezieht, dass reale Objekte hinter 3D-Objekten sichtbar sind. Wenn dieser Effekt sehr ausgeprägt ist, kann er die Immersion von AR/aR beeinträchtigen und das Gesamterlebnis von Augmented oder Assisted Reality schmälern. Die Dynamic Dimming-Technologie ist dafür bekannt, dass sie “Ghosting” beseitigt.
In der virtuellen Realität sieht man den Screen-Door-Effekt, wenn man die Grenzen zwischen den Pixeln im Headset sieht und es so aussieht, als ob sich ein Netz oder ein Gitter über das Display gelegt hat. Interessanterweise können einige den Screen-Door-Effekt sehen, während andere ihn nicht sehen, weil die Augen jeder Person einzigartig sind. Der Effekt entsteht, weil die Pixeldichte (Pixels Per Inch, PPI) niedrig ist, sodass du die einzelnen Pixel sehen kannst. Die Lösung besteht daher darin, die Auflösung des Virtual-Reality-Headsets zu erhöhen.
Das Sichtfeld (FoV) gibt an, wie breit der Bildschirm im Virtual-Reality-Headset ist. Es kann in horizontalen und vertikalen Graden gemessen oder zu diagonalen Graden zusammengefasst werden. Ebenso gibt es Unterschiede zwischen dem sichtbaren und dem gerenderten Sichtfeld: Das sichtbare Sichtfeld ist das, was du sehen kannst, und das gerenderte Sichtfeld ist die Gesamtheit des Bildschirms, einschließlich der Teile, die den Bildschirm verdecken.
Der Abstand zwischen deinen beiden Pupillen wird Pupillendistanz oder IPD genannt. Die virtuelle Realität nutzt diesen Abstand – gemessen in Millimetern – um die verschiedenen IPD-Entfernungen der Menschen anzupassen und das Seherlebnis zu verbessern. Stell dir vor, du stellst die Weite eines Fernglases ein, bevor du etwas sehen kannst; in der VR funktioniert es genauso.
Einige Virtual-Reality-Headsets sind mit einer oder mehreren Kameras auf der Vorderseite des Visiers ausgestattet. Diese Kameras dienen in der Regel als Tracking-Sensoren, können aber auch aktiviert werden, um auf dem internen VR-Bildschirm angezeigt zu werden, sodass du die Außenwelt aus dem Headset heraus sehen kannst. Das ist Video-Passthrough.
Der einfachste Unterschied zwischen den einzelnen Display-Typen ist die Quelle der Hintergrundbeleuchtung. Im Wesentlichen funktioniert ein Display durch eine Beschichtung von Pixeln, die von einer Lichtquelle beleuchtet werden.
LCDs erzeugen ein Bild, indem sie das Licht, das von hinten kommt, verdunkeln. Mit anderen Worten: Durch die Verdunkelung des Hintergrundlichts wird ein Bild erzeugt. LCD-Motoren sind die kostengünstigeren und daher beliebten Displays für die virtuelle Realität.
Ein LED Display ist ein LCD-Display, dessen Hintergrundbeleuchtung aus einem Panel von Leuchtdioden (LEDs) besteht. Mit anderen Worten, es ist einfach ein LCD mit einer einzigartigen Hintergrundbeleuchtung.
MiniLED ist dasselbe wie microLED. Der einzige Unterschied ist, dass Samsung den Begriff microLED eingeführt und vorangetrieben hat.
MicroLED bedeutet, dass die Pixel zu einer eigenen Lichtquelle zusammengefasst werden: den Leuchtdioden. Es sind winzige LEDs, die als Display und Lichtquelle fungieren und das Display und das Gewicht verschlanken.
OLED Displays sind lichtemittierende Dioden, aber organisch, also dynamisch. Jede organische Diode ist ihr eigenes Pixel und ihre eigene Lichtquelle, wodurch das Display dünner und leichter wird.
Der Display-Typ, der in hochwertigen Virtual-Reality-Headsets verwendet wird, sind organische Leuchtdioden mit aktiver Matrix oder AMOLED-Displays. Der Grund dafür ist, dass AMOLED-Displays mehr Display-Teile (oder Schichten) enger zusammenpressen. Das bedeutet, dass sich AMOLED-Displays schneller verändern und ein- und ausschalten können als OLED-Displays, was zu einem flüssigeren visuellen Erlebnis führt.
Die meisten Experten gehen davon aus, dass das menschliche Auge Bilder mit 30 bis 60 Bildern pro Sekunde wahrnehmen kann, während einige behaupten, dass wir Flimmern mit bis zu 90 Bildern pro Sekunde wahrnehmen können. Das ist wichtig, denn in der VR wird ein Bildschirm direkt vor die Augen des Trägers gehalten, sodass ein flüssiges visuelles Erlebnis entscheidend ist. Je höher die Bildwiederholrate in der virtuellen Realität ist, desto besser, denn so wird die Motion Sickness gemildert und die Immersion erhöht.
Außerdem bieten OLED- und AMOLED-Displays die höchsten Bildwiederholraten, da Lichtquelle und Pixel in einem Element vereint sind.
Die Fresnel-Linsen-Technologie ist die älteste und am weitesten verbreitete Technologie in der virtuellen Realität. Die Fresnel-Linse funktioniert wie ein Leuchtturm, indem konzentrische Linsenkreise das Licht des Bildschirms in die Augen des Trägers strahlen und verstärken.
Das Pancake-Design funktioniert, indem das Licht des Bildschirms zwischen mehreren Linsen, die wie ein Stapel Pancakes übereinander liegen, gebündelt und umgelenkt wird. Dadurch wird das VR-Headset schlanker und kann stylischer gestaltet werden.
Asphärische Linsen funktionieren genauso wie Kameras. Die asphärische Linse erzielt die gleiche Verstärkung und den gleichen Strahleneffekt wie die Fresnel-Linse, aber sie tut dies durch eine glatte Kuppel. Das bedeutet, dass Lichtverzerrungen wie God Ray’s (sichtbare Lichtstrahlen) vermieden werden und ein besseres visuelles Erlebnis geboten wird. Virtual-Reality-Headsets, die die asphärische Linse verwenden, sind Varjo VR-3 und Varjo Aero.
Die Waveguide-Linse ist eine Art von Linse, die in der Augmented und Assisted Reality eingesetzt wird. In jüngster Zeit konnten Skaleneffekte erzielt werden, wodurch die Herstellungskosten sanken und die Zahl der AR/aR-Headsets mit Waveguides stieg. Die Linsen-Technologie verbessert die visuelle Klarheit und minimiert Doppelbilder, während sie gleichzeitig einen dünneren und leichteren Formfaktor ermöglicht.
Jakob Pii is Writer at VR Expert and currently lives in the UK. He started his career in VR gaming in 2015 and has stayed in XR since, from exposure therapy in VR to 360-degree video documentaries. He is fascinated by how emerging technologies change how we live, play and work.
