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Virtual Reality Technik für Smartphones

Kurze Erklärung

Zunächst eine Definition.
Virtuelle Realität: Von Computern simulierte Wirklichkeit, künstliche Welt, in die man sich mithilfe der entsprechenden Ausrüstung scheinbar hineinversetzen kann.
Auszug: Duden - Das Fremdwörterbuch, 9. Aufl. Mannheim 2007 [CD-ROM]

Die virtuelle Realität zeichnet sich durch die folgenden Merkmale aus: - Synthetisch generierte Umwelt (Computer; 3D; Echtzeit) - Sensorisches Feedback (Ein- / Ausgabegeräte) - Interaktion (in Zeit und Raum) - Immersion (dort sein; Eintauchen in die synthetische Welt). Die Basiskomponenten der virtuellen Realität sind: - Computer - Ausgabegeräte (3D-Display; 3D-Audio; Haptik; usw.) - Tracking - Input.


Historische Entwicklung

Es seien hier nur ein paar Meilensteine angeführt. Bei Interesse kann die Entwicklung auf Wikipedia nachgelesen werden.
In den 1960ziger und 1970ziger Jahren erfolgte der Beginn von VR mit Teleoperationssystemen (Handhabungssysteme die der Bediener aus der Ferne steuert). Gefolgt in den 1980ziger Jahren von der Entwicklung des ersten 3D-Workspace (noch limitiert) durch das MIT. Die NASA startete ebenfalls in den 1980zigern die Entwicklung von Teleoperationssystemen mit dem Ziel Raumflüge fernzusteuern. In diesem Zeitraum machte Jaron Lanier den Begriff „Virtual Reality“ populär. Lanier war einer der Pioniere der virtuellen Realität. Autodesk und VPL demonstrierten 1989 Virtual Reality bei Messen und Ausstellungen. Aus der Fülle der Entwicklungen sei nur ein Beispiel aus dem Bereich der Computerspiele herausgegriffen. Der Softwareentwickler und Unternehmer Philip Rosedale gründete 1999 die Firma Linden Lab. Diese hatte die Entwicklung von Hardware zum Ziel, die Computernutzer in den Stand versetzen würde in eine 360 Grad Virtuelle Realität einzutauchen. Linden Lab bemühte sich aus seiner frühesten Prototypenentwicklung (The Rig), einem Apparat mit mehreren Computermonitoren, den der Benutzer auf seinen Schultern trug, eine kommerzielle Version zu konstruieren. Dies ging in die auf Software basierende virtuelle 3D Welt Second Life über. Heute besteht die Möglichkeit mit dem Development Kit DK1 und seit neuestem auch mit DK2 der Oculus Rift VR Brille in die dreidimensionale virtuelle Welt von Second Life einzutauchen.


Beschreibung der Virtual Reality Technik für Smartphones


War lange Zeit die technische Umsetzung von virtueller Realität an mächtige Computer mit entsprechender „Graphic Engine“ zur Berechnung der virtuellen Umgebung und auf der Bildwiedergabeseite an klobige Head Mounted Displays (HMD) gebunden, so wurde mit dem Aufkommen der Smartphones eine neue Möglichkeit gefunden kleine, einfache und kostengünstige Realisationen von VR zu schaffen. Um die virtuelle Umgebung auf dem Smartphonedisplay wiederzugeben, wird das rechte und linke Bild eines Stereobildpaares nebeneinander auf dem Flachbildschirm des Smartphones dargestellt. In einer einfachen einer Taucherbrille ähnelnden Vorrichtung wird das Smartphone eingespannt. In dieser Vorrichtung, die als Virtual Reality Brille bezeichnet wird, sind nebeneinanderliegend zwei konvexe Linsen mit einer Brennweite von ca. 45 mm angebracht, die dafür sorgen, dass das rechte und linke Bild entsprechend dem erforderlichen Blickwinkel der beiden Augen, vergrößert wird. Ein mechanischer Mittelsteg zwischen den beiden Linsen verhindert, dass das linke Auge auch das Bild, das für das rechte Auge gedacht ist, sehen kann und umgekehrt ebenso. Als Trackingsystem, also die Funktionalität die die Lage des Kopfes bei Kopfdrehung und Kopfneigung an den Rechner zur Bilderzeugung für den entsprechenden Blickwinkel übermittelt, werden die Smartphone-Sensoren benutzt. Das sind der Beschleunigungssensor, das Gyroscope und der Magnetsensor. Durch Verknüpfung der Informationen, die diese Sensoren ausgeben kann der Rechner (Prozessor) des Smartphones die Kopfposition des Benutzers im Raum ermitteln und die dazu passende Ansicht der virtuellen Welt errechnen und diese über das Smartphonedisplay darstellen. Da zur Feedbacksteuerung durch den Benutzer der Touchscreen des Smartphones nicht mehr zugänglich ist, muss diese auf andere Weise erfolgen. Im einfachsten Fall wird durch einen seitlich angebrachten, drehbaren Magneten der Magnetsensor des Smartphones beeinflusst und für die Eingabefunktion entsprechend ausgewertet. Aufwendigere Systeme verwenden Fernbedienungen über USB oder Bluetooth. Es gibt eine Vielzahl fertiger Virtual Reality Brillen die im www angeboten werden. Auch für den DIY (Do It Yourself) gibt es, neben der Google Cardboard Brille, viele Angebote von VR Brillen für den Selbstzusammenbau. In den App Stores kann man unter den VR-Angeboten (Spielwelten, Rundgänge auf Kreuzfahrtschiffen, Museen, Landschaften usw.) wählen, die man auf das Smartphone laden kann.

Zukunft der Virtual Reality Technik

Jaron Lanier schrieb dazu:
"Es gibt eine Idee die mich sehr interessiert. Sie heißt postsymbolische Kommunikation. Sie bedeutet wenn man im Stande ist Wirklichkeit zu improvisieren, wie in der virtuellen Realität, und wenn man dann andere Menschen darin einbezieht, braucht man die Welt nicht mehr zu beschreiben, weil man jedes Ereignis herbeiführen kann. Man braucht eine Wirkung nicht zu beschreiben, weil man jede Wirkung erzeugen kann. In der virtuellen Realität hat man die Möglichkeit einfach seine Erinnerungen abzuspielen. Wenn sich die äußere Wirklichkeit ohne Probleme abspielen, improvisieren lässt, dann sind Beschreibungen schlichtweg dünn. Es ist wie ein kollektiver luzider Traum. Es ist wie eine gemeinsame Halluzination."



Stereobilder (S3D) für Smartphone Virtual Reality Brillen (Fotos M2Counselling)

Da die angebotenen Virtual Reality Quellen vom Prinzip her meistens computergenerierte 3D-Ansichten sind, bieten wir hier S3D Bilder im Side by Side Format an, die mit einer Stereodigitalkamera aufgenommen sind und auf das Smartphone heruntergeladen als Testbild zur Beurteilung der räumlichen Bildwiedergabe der Smartphone Virtual Reality Brille dienen können.


- Vortrag im Rundfunkmuseum Fürth, Lange Nacht der Wissenschaften 2013


- Pianistin am Flügel im Molino Stucky Venedig


- Philips Schwarz/Weiß Röhrenfernsehkamera (Rundfunkmuseum Fürth)


- Historischer Stereobildbetrachter mit 3D-Karte (Rundfunkmuseum Fürth)


- Historischer Stereobildbetrachter (Rundfunkmuseum Fürth)


- Teddybär


- Family Dog


Testbild für Smartphone Virtual Reality Brillen (mit Genehmigung der Fa. BUROSCH www.burosch.de)

Zur Bildbeurteilung von Smartphones in Verbindung mit Virtual Reality Brillen wird Ihnen hier ein Testbild angeboten, das aus identischen FullHD 16:9 Testbildern für das rechte und linke Auge besteht aber keinen räumlichen Eindruck vermittelt. Diese Testbilder wurden freundlicher Weise von Fa. BUROSCH (www.burosch.de) zur Verfügung gestellt. Wenn Sie dieses Testbild auf Ihr Smartphone laden, gewinnen Sie sehr schnell einen ersten Eindruck über die Bildqualität Ihres Virtual Reality Systems (Smartphone und Brille). Und Sie können sehen ob das System Bildteile abschneidet. Die weißen Begrenzungspfeile ganz rechts und links sind dann z.B. nicht mehr sichtbar. Weiterhin kann die Bildschärfe, Bildhelligkeit, Kontrast, Farbwiedergabe und Farbkontrast schnell überprüft werden. Eine genaue Beschreibung dieser einzelnen Parameter finden Sie unter www.burosch.de.


- Testbild zur Beurteilung des Systems Smartphone / Virtual Reality Brille (Fa. BUROSCH)






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