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#erstmalverstehen: Wie entsteht der dreidimensionale "Virtual Reality-Effekt"?



Zugeordnete Tags #erstmalverstehen | 3D | Games

Eigentlich habe ich Höhenangst. Doch im virtuellen Flugsimulator kann mir zum Glück nichts passieren. Trotzdem sieht das alles ziemlich echt aus unter meiner Virtual Reality-Brille. Mein Bauch kribbelt sogar, wenn ich einen Looping mache.

Aber wie schafft es die Brille, meinem Körper ein so realistisches Gefühl vorzugaukeln? Dazu müssen wir unseren Körper und die Technik hinter Virtual Reality (VR) erstmal verstehen.

Simulation durch Imitation: Warum Virtual Reality im Kopf entsteht

Fangen wir mit dem wichtigsten Sinn im Zusammenhang mit VR an: dem Sehsinn. Damit wir einen Gegenstand räumlich wahrnehmen können, benötigen wir zwei Augen. Klingt erst mal logisch, doch wie funktioniert das genau?

Wie wir Gegenstände in unserer Umgebung wahrnehmen, basiert auf unserem „stereoskopischen Sehen“. Das bedeutet, dass aufgrund der Position unserer Augen jedes Auge ein eigenes Bild der Realität wahrnimmt. Erst im Gehirn laufen beide Eindrücke zusammen und werden als dreidimensionales Gesamtbild interpretiert.

Durch seine beiden Augen ist der Mensch in der Lage stereoskopisch, also räumlich zu sehen.
Durch seine beiden Augen ist der Mensch in der Lage stereoskopisch, also räumlich zu sehen.

Diese Eigenschaft macht sich VR zunutze und trickst unser Gehirn sozusagen aus. Indem in einer VR-Brille zwei Displays statt nur eines verbaut werden, können wir mit jedem unserer Augen das gesamte Bild wahrnehmen. Dabei ist das Bild für jedes Auge leicht perspektivisch verschoben.

Dadurch leiten unsere Augen zwei unterschiedliche Bilder zum Gehirn weiter, welches wiederum glaubt, es handle sich tatsächlich um eine dreidimensionale Realität – eine Virtuelle Realität.

Weil sich der Bildschirm eigentlich viel zu nah vor unseren Augen befindet, sorgt eine Linse vor jedem Display dafür, dass wir die Bildinhalte scharf sehen können. Man könnte also sagen, dass jede VR-Brille eine Art Lesebrille beinhaltet. Weil jeder etwas andere Augen hat, lässt sich der Abstand der Linsen bei einigen Brillen individuell einstellen.

Weil sich der Bildschirm sehr nah an unseren Augen befindet, sorgen zwei Linsen dafür, dass wir das Bild scharf sehen können.
Weil sich der Bildschirm sehr nah an unseren Augen befindet, sorgen zwei Linsen dafür, dass wir das Bild scharf sehen können.

Zur räumlichen Wahrnehmung gehört auch unser Sichtfeld. Die Tatsache, dass wir manche Dinge „aus dem Augenwinkel“ sehen können, verdeutlicht, dass unsere visuelle Wahrnehmung etwa 180 Grad umfasst. Diesen Wert erreichen VR-Brillen derzeit aber noch nicht. Momentan liegt das Sichtfeld etwa zwischen 80 und 140 Grad, was dennoch schon sehr realistisch wirkt.

Auch wenn all die genannten Eigenschaften schon maßgeblich zu einer realitätsgetreuen Darstellung beitragen – wirklich realistisch ist allein die perspektivische Darstellung von Bildschirminhalten nicht. Immerhin muss ich mich in einer virtuellen Realität ja auch bewegen können, damit sie sich wirklich echt anfühlt.

Bewegung ist das A & O

Genau deshalb sind in VR-Brillen oder Smartphones – die als VR-Brillen umfunktioniert werden können – Gyroskop-Sensoren verbaut. Diese messen die Bewegung unseres Kopfes, woraufhin das Bild entsprechend abgeändert wird.

Um diese Bewegung möglichst flüssig wahrzunehmen, spielt die Bildwiederholfrequenz eine wichtige Rolle. Wie viele Bilder pro Sekunde (fps) das menschliche Auge genau wahrnehmen kann, ist nicht abschließend geklärt. Während bereits 13 bis 16 fps als zusammenhängende Bewegung erkannt werden können, wissen Gamer genau: Für ein flüssiges Spielerlebnis reicht das nicht aus.

Besonders bei actionreichen Spielen gelten 30 fps als absolutes Minimum. Die meisten VR-Brillen sind daher mit Displays ausgestattet, die eine Bildwiederholfrequenz von 60 bis 120 fps unterstützen.

Weil die Interaktion mit der Umgebung besonders in Videospielen wichtig ist, werden einige VR-Brillen durch Eingabegeräte wie Controller oder Handschuhe ergänzt. Auch diese sind oft mit Bewegungssensoren ausgestattet und beinhalten zusätzlich Knöpfe, die dadurch in der virtuellen Umgebung beispielsweise zum Greifen, Verschieben oder Antippen genutzt werden können.

Zusätzliche Controller ermöglichen es, mit der virtuellen Realität zu interagieren.
Zusätzliche Controller ermöglichen es, mit der virtuellen Realität zu interagieren.

Einige Firmen erweitern das Spielerlebnis noch weiter und bieten statt einfachen Brillen VR-Headsets an. Durch die integrierten Kopfhörer wirkt dann nicht nur das Bild dreidimensional: Auch der Ton kann – je nach Position und Situation in der virtuellen Welt – von rechts, links, oben, unten, hinten oder vorn kommen. Dazu besitzen die Kopfhörer 3D-Audiotechnik.

Zu Risiken & Nebenwirkungen lesen Sie dieses Kapitel

So faszinierend die von VR-Brillen erzeugte Illusion auch ist, hat die Technologie auch Schattenseiten. Beispielsweise vertragen einige Menschen die Technologie nicht gut: Es kommt zur sogenannten „Motion Sickness“.

Dabei missinterpretiert der Körper die Diskrepanz zwischen Wahrnehmung der Bewegung und tatsächlicher Bewegung als eine Art „Halluzination“. Als Folge kämpfen viele mit Übelkeit, Schweißausbrüchen, Schwindel oder Kopfschmerzen. Dieses Phänomen tritt bei manchen auch auf hoher See oder im Flugzeug auf.

Vorsicht ist außerdem bei Kindern geboten. Da sich deren Augen noch im Wachstum befinden, sollten Virtual Reality-Brillen nicht zu oft verwendet werden. Das hat allerdings weniger mit der verbauten Technologie zutun, sondern vielmehr mit dem Abstand der Augen zum Bildschirm. Dadurch könnte eine Fehlsichtigkeit, vor allem eine Kurzsichtigkeit entstehen.

Besonders Kinder sollten VR-Brillen nicht zu oft und nicht zu lange tragen.
Besonders Kinder sollten VR-Brillen nicht zu oft und nicht zu lange tragen.

Virtual Reality im Alltag

Neben meiner Höhenangst-Kompensation und der Anwendung im Videospiel-Bereich, wird sich VR in Zukunft immer mehr den Weg in unseren Alltag bahnen. Im Blogbeitrag über Kommunikation haben wir euch gezeigt, wie VR schon 2021 im Arbeitskontext eingesetzt werden könnte.

Ich persönlich finde es super spannend zu beobachten, wie sich die Technik und ihre Einsatzmöglichkeiten weiterentwickeln. Zwar besitze ich selbst noch keine VR-Brille, finde es dafür aber umso faszinierender, wenn ich bei Freunden ein VR-Game zocken kann.

Wie sieht es bei euch aus: Besitzt ihr eine VR-Brille und wenn ja, wofür nutzt ihr sie hauptsächlich? Schreibt es uns gerne in die Kommentare.

Ich für meinen Teil werde beim nächsten waghalsigen Flugmanöver auf jeden Fall daran denken, wie der Bildschirm gerade meinen Kopf veralbert. ;)

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