Mixed, Virtual und Augmented Reality: Was ist was?
„Jetzt habe ich gerade verstanden was sich hinter Virtual und Augmented Reality verbirgt und jetzt kommt schon wieder etwas Neues? Mixed Reality, was ist das jetzt wieder?“, so hörten wir neulich am Telefon. Und dabei hängt das alles irgendwie zusammen und irgendwie ist doch alles eigenständig. Sie sind verwirrt? Zugegeben, das kann schon vorkommen. Wir räumen für Sie mit den ganzen Begriffen und Technologien auf, damit auch Sie zum Experten für Digitale Transformation werden!
„Hier entsteht gerade eine ganz neue Technologie“, erklärt Kai Thomas, Geschäftsführer der XCYDE GmbH. „Mixed Reality wird das Gesicht der Industrie im Rahmen der Digitalen Transformation nochmals völlig umgestalten“. Super, denken sich einige, schon wieder eine neue Technologie – genau Ihre Stärke. Der Begriff Mixed Reality hat genau genommen zwei verschiedene Bedeutungen: einerseits ist es ein Kontinuum, eine Überschrift von Virtual Reality und Augmented Reality; andererseits aber auch eine eigene Technologie. Zuerst erklären wir Ihnen nun das Kontinuum, dann die Weiterentwicklung zur selbstständigen Technologie.
Realitäts-Virtualitäts-Kontinuum von Milgram (1994)
Mixed Reality ist in diesem Fall ein theoretisches Konstrukt, kommt also aus der Wissenschaft. Milgram und Kishino stellten es bereits 1994 auf, doch gilt es bis heute: alle Technologien oder Medien, die es bisher gab, konnten in dieses Kontinuum eingeordnet werden. Wie das in Zukunft aussieht? Wir werden es mitgestalten.
Ein Ende des Kontinuums bildet die reale Umwelt (im Bild links). Meine reale Umwelt ist gerade, dass ich vor meinem Computer sitze und an diesem Blogartikel schreibe. Schaue ich aus dem Fenster, sehe ich eine Baustelle. Den anderen Pol besetzt die virtuelle Umwelt, auch Virtual Reality genannt.
Virtual Reality
Die Realität, die nur virtuell existiert, in der man sich aber in Echtzeit bewegen und sie erleben kann, ist für Gamer ein Kick und für die Industrie und Technik eine riesige Chance. Die interaktive, virtuelle 3D-Umgebung ist computergeneriert und passt sich dem Verhalten des Nutzers an. Hebt man also z.B. seinen linken Arm, wird das in der VR ebenso sichtbar. Sinneseindrücke, wie sehen, riechen oder hören, können dargestellt werden. Häufig ist die VR an unsere Wirklichkeit, also die reale Umwelt angelehnt, muss sie aber nicht sein. An sich ist ein Videospiel auch schon eine virtuelle Realität, doch simulieren diese das taktile Empfinden nur. Um die hohe Immersionskraft der VR zu erzeugen (was sie letztendlich ausmacht), werden zur Darstellung der virtuellen Welten Head-Mounted Displays (VR-Brillen) benötigt. Durch die heutigen Brillen taucht der Nutzer in die VR ein, ist in ihr präsent und schaut nicht mehr nur auf sie herab, wie es bei einem klassischen Monitor der Fall ist. Knapp zusammengefasst: die VR transportiert uns in eine andere Welt. Über spezifische Software werden dreidimensionale und virtuelle Objekte modelliert und in die Anwendung eingefügt. Schnittstellen ermöglichen darüber hinaus die Implementierung von CAD-Daten, also Bauplänen und somit die 1:1-Übertragung von Maschinen, ganzen Industrieanlagen oder Bauobjekten.
Augmented Reality
Augmented Reality, also die erweiterte Realität, beschreibt die Überlagerung der realen Umgebung mit virtuellen Elementen, die eine Echtzeit-Interaktion erlauben. Heruntergebrochen bedeutet das: auf die reale Umgebung wird eine zweite Ebene gelegt, auf der einem zusätzliche Informationen angeboten werden. Diese digitalen Inhalte sind so gestaltet, dass beide „Lagen“ der Realitäten als nur eine Umwelt wirken. Damit weitet sich die Wirklichkeit aus. Die bisher erfolgreichste AR-App wird Ihnen allen bekannt sein: Pokémon Go. Bausteine dieser digitalen Ebene können z.B. Videos, Bilder, Texte, Spiele, Verbindungen zu Websites oder Musik sein.
Mixed Reality als eigene Technologie
Man kann es sich ja fast schon denken: Mixed Reality als eigenständige Technologie kombiniert nun das Beste aus Virtual und Augmented Reality. MR ist also auch die Weiterentwicklung der beiden Technologien und bezieht sich auf die Vielzahl an möglichen Kompositionen von realen und virtuellen Elementen. Real existierende Objekte oder auch Personen können in der MR nebeneinander existieren und in Echtzeit miteinander interagieren. Das schafft ein unglaublich realistisches Gefühl und lässt nur mehr staunen. Wo liegt nun der Unterschied? VR schafft Immersion in computergenerierten Räumen, also in einer ganz anderen Welt. AR-Applikationen zielen auf die Erweiterungen von bestimmten Orten oder Dingen ab. Kommen wir zu Pokémon zurück: die netten Tierchen waren auf bestimmten Straßen platziert, auf einer ganz bestimmten Bank im Park, vor einem bestimmten Haus – woanders hat es nicht funktioniert. Mixed Reality scannt nun unsere reale Umgebung, die physikalische Welt um uns herum und kreiert eine 3D-Karte von dieser. Das HMD (Head-Mounted Displays), über das die Erweiterung erfolgt, weiß so ganz genau wo und wie digitaler Inhalt in den Raum integriert werden muss, um so ein realistisches Erlebnis wie nur möglich zu schaffen. Gleichzeitig kann mit diesen zugeschalteten Elementen per Gesten interagiert werden. Mixed Reality ermöglicht den Austausch der realen sowie virtuellen Umgebung in beide Richtungen in Echtzeit: Veränderungen in der jeweiligen „Welt“ haben direkte Auswirkungen auf die jeweilige andere. Außerdem kann die virtuelle Realität um Inhalte aus der realen Umgebung erweitert werden und die reale Umwelt um Inhalte aus der Virtual Reality ergänzt werden.
Die Vorteile von Mixed Reality für den Maschinenbau
Doch welche Chancen bietet Mixed Reality nun für den Maschinenbau? Teile der realen Umwelt können über Sensoren oder Kamerasysteme in die virtuelle Welt eingebunden werden. Eine real existierende Maschine an Standort A kann an Standort B in Echtzeit abgebildet werden. Ist die Maschine an Standort A fehlerhaft, wird in der VR exakt das gleiche Fehlerbild und Verhalten der Maschine dargestellt. Das alles leisten VR-Systeme. Mixed Reality-Anwendungen schaffen es nun, dass sich in der VR vorgenommene Optimierungen (z.B. Programmierungen an der Software) 1:1 auf die echte Maschine auswirken. Der Vorteil ist also, dass Maschinenfehler nicht nur an jedem Ort der Welt über die VR ausgelesen werden können, sondern über MR auch behoben werden können. Genauso ist virtuelle Inbetriebnahme nicht mehr nur über einen Bildschirm möglich, sondern mit der Maschine 1:1 abgebildet vor sich. Auch im Training helfen MR-Anwendungen noch weiter nutzerorientiert: mit Hilfe der virtuellen Realität werden einem Nutzer Infos zu einem Bauteil eingeblendet. Über eine MR-Anwendung, welche das Bauteil in den Händen des Nutzers scannt wird ihm zusätzlich angezeigt, wie er das Bauteil noch drehen muss, damit er es auf den ersten Versuch richtig in die Maschine einbaut.
Spezifische Brillen, wie Microsoft HoloLens oder Meta2, verfügen über ein transparentes Display. Damit können holografische Bilder echte Objekte in der realen Umgebung überlagern. Räumliche Tiefen können so erkannt und bei der Zusammenführung der realen und virtuellen Welt berücksichtigt werden.
Auf dem Weg zur Digitalen Transformation bieten uns Virtual und Augmented Reality schon viele Möglichkeiten – doch Mixed Reality wird alles Bisherige in den Schatten stellen! Bleiben Sie gespannt!
Weiterführende Links:
- Mixed Reality als eigenständige Technologie öffnet eine ganz neue Welt an Interaktionen und Erlebnissen!
