Virtuelle Realität. Ein Überblick

INHALTSVERZEICHNIS

A. EINLEITUNG

B. VIRTUELLE REALITÄT
I. Vorgängerbegriff: Cyberspace
II. Definition VR
1. Worterklärung VR
2. Entstehung des Begriffs VR
3. Definition VR

C. ENTWICKLUNG & GESCHICHTE DER VIRTUELLEN REALITÄT
I. Vorläufer
II. Anfänge
1. Im Militär
2. Im Unterhaltungsbereich
3. Pioniere der 1960er und 1970er
III. 1980er: Der Boom beginnt

D. ERLEBEN DER VIRTUELLEN REALITÄT
I. Immersion
II. Telepräsenz
III. Interaktivität
IV. Simulation/ Plausibilität

E. VR-TECHNOLOGIE
I. VR-Systeme
1. Immersive VR
2. CAVE (= Computer Automatic virtual environment )
3. Spiegel-Systeme
4. Fahrzeugbasierte Systeme
5. Desktop-VR
II. Hardware für die Mensch-Maschine Schnittstelle
1. Ausgabegeräte
2. Eingabegeräte
3. Trackingeräte
III. Reality Engine
IV. VR im Internet
1. VRML (Virtual Reality Modelling Language)
2. Quicktime VR

F VR-ANWENDUNGEN
I. Klassifikation von VR-Anwendungen
1. Simulation
2. Telerobotik & Telepräsenz
3. Augmented Reality (AR)
II. Anwendungsbeispiele
1. Militär
2. Medizin & Psychologie
3. Design, Architektur und Konstruktion
4. Training und Bildung
5. Virtuelle Gemeinschaften

G. ZUSAMMENFASSUNG

H. ANHANG
Verwendete Literatur
Abbildungsverzeichnis

A. EINLEITUNG

Der Begriff „Virtuelle Realität“ (VR) war vor allem Anfang der 1990er Jahre in aller Munde. In der zweiten Hälfte der 1990er verschwand die VR wieder aus der öffentlichen Diskussion. Doch dringt sie unbemerkt in mehr und mehr (Arbeits-)Bereiche vor.

Obwohl der Begriff vielfach verwendet wird, herrscht dennoch Unklarheit darüber was Virtuelle Realität eigentlich ist, wie schon Briggs (1996) feststellt: „there is also an ongoing debate over what virtual reality exactly is and what it is not“.

Ziel der Arbeit ist es somit zu klären was Virtuelle Realität eigentlich ist und womit sie sich beschäftigt. Kurzum es soll ein Überblick über das Thema gegeben werden.

Daher soll zunächst auf die Herkunft des Begriffes „Virtuelle Realität“ und des „verwandten“ Begriffes „Cyberspace“ eingegangen werden. Danach werden einige Definitionsansätze für den Begriff vorgestellt und darauf aufbauend eine Arbeitsdefinition des Begriffes festgelegt.

Anschließend wird die Entwicklungsgeschichte der „Virtuellen Realität“ dargelegt, um danach auf Grundlage der Arbeitsdefinition auf Technologien, das Erleben einer VR und die darauf beruhenden Anwendungsmöglichkeiten einzugehen.

B. VIRTUELLE REALITÄT

I. Vorgängerbegriff: Cyberspace

Der Science-Fiction-Autor William Gibson benutzte 1984 in seinem Roman „Neuromancer“ erstmals den Begriff „Cyberspace“. Dieser bezeichnete ein weltumspannendes Netzwerk, an das sich Menschen direkt mit ihrem Nervensystem anschließen können, um virtuelle Welten zu besuchen. Diese Welten sind grafische Wiedergaben der Daten aus allen Datenbanken der Welt. (Borman, 25)

Der Wortteil „cyber-“ geht auf das griechische Wort „kybernan“ zurück, was „steuern“ oder „kontrollieren“ bedeutet (vgl. Bormann, 25).

„Cyberspace“ lässt sich also als „Raum den man steuern kann“ definieren.

Auch heute beschreibt Cyberspace einen vom Computer erschaffenen Raum, eine aus Daten bestehende Welt. Dort können mehrere Nutzer miteinander interagieren. Es können sowohl reale als auch fiktive Welten geschaffen werden.

Die Betonung liegt beim „Cyberspace“ vor allem auf dem Erleben dieser virtuellen Welt. So sieht auch Bormann im Cyberspace keinesfalls eine Technik, sondern eher eine Erfahrung, und sogar ein Lebensstil oder eine Philosophie (vgl. Bormann, 26; Bente, 3f).

Kennzeichnend für den Cyberspace so Bormann sei sein Netzwerkcharakter: Die Kopplung mehrere VR-System über ein Netzwerk ergebe einen Cyberspace. (vgl. Bormann, 27).

Gibson wurde häufig unterstellt, er habe mit seinem „Cyberspace“ das Internet vorausgesehen. Denn das heutige Internet beinhaltet einige Elemente von Gibsons Cyberspace, weshalb der Begriff „Cyberspace“ auch oft als Synonym für das Internet benutzt wird.

Ebenso häufig gebraucht man „Cyberspace“ synonym zum Begriff „Virtuelle Realität“. Auf diesem Umstand soll im Folgenden eingegangen werden.

II. Definition VR

1. Worterklärung VR

Virtuell bezeichnet etwas dass nur scheinbar oder potentiell vorhanden ist (vgl. Bormann. 23f).

So definiert auch Larnier „virtuell“ im Sinne der VR als etwas dass „nur als elektronisches Bild existiert, aber sonst keine konkrete Gegenständlichkeit hat. Es ist, als wäre es da, aber es ist es nicht.“ (Larnier zitiert in Ikarus:Definitionen;).

Realität bedeutet Wirklichkeit oder Tatsache (vgl. Wahrig).

2. Entstehung des Begriffs VR

Der Begriff „Virtual Reality“ wurde Ende der 1980er Jahre durch Jaron Larnier geprägt, um damalige technische Entwicklungen auf dem Gebiet unter einem Begriff zusammenzufassen.

Für Larnier bedeutete die VR „eine Technik, bei der man mit Hilfe eines computerisierten Anzugs eine gemeinsame Wirklichkeit synthetisiert“ (Larnier zitiert in Ikarus: Definitionen;)

Der Begriff „Virtual Reality“ wurde als „Virtuelle Realität“ ins deutsche übernommen, eine etymologische Diskussion blieb aufgrund der schnellen Adaption durch die Öffentlichkeit aus (vgl. Ikarus: Erste Einblicke). Auch wurden im Nachhinein Entwicklungen der Vergangenheit (v.a. aus den 60er und 70er Jahren) dem Begriff VR zugeordnet (siehe hierzu auch C Entwicklung und Geschichte der VR).

3. Definition VR

Heute ist VR zum Sammelbegriff für eine Reihe zusammenhängender Phänomene geworden:

So definiert McLellan sie gleichzeitig als Mensch-Maschine-Schnittstelle, als Medium, als Simulationswerkzeug, als Computer gesteuerte alle Sinne berührende Kommunikationstechnologie und als vom Computer erzeugte Umwelt (vgl. McLellan in Ikarus: Definitionen).

Betrachtet man die technische Seite näher, so lässt sich VR als ein „human-computer interface where the computer and its devices create a sensory environment that is dynamically controlled by the actions of the individual so that the environment appears real to the participant” (Latta in Borman, 26) definieren.

Es handelt sich also um eine Mensch-Maschine-Schnittstelle, die es dem Nutzer ermöglicht, in eine vom Computer erschaffene dreidimensionale Welt einzutauchen.

Gleichzeitig gelten jedoch auch eine solche Computer erzeugte Welt, als auch die Erfahrung und das Erleben in einer solchen Welt als Virtuelle Realität. So schreibt Briggs es handele sich bei der VR um ein „computer generated 3D experience in which a user can navigate around, interact with, and be immersed in another environment or world in real time“ (Briggs, 2002).

Diese Interpretation von VR als Erfahrung, die man in einer anderen (virtuellen) Welt macht, überschneidet sich mit der Bedeutung des Begriffes Cyberspace.

Als wesentliches Unterscheidungsmerkmal zwischen VR und Cyberspace sieht Bormann die Vernetzung der Teilnehmer. In der durch VR-Technologie erzeugten Virtuellen Realität befindet sich der Nutzer alleine, ist er an ein Netzwerk angeschlossen, kann er den Cyberspace betreten und mit anderen Nutzern interagieren. (Bormann, 27)

Definiert man VR wie oben ließe sich Cyberspace also als eine Form der VR betrachten.

Angesichts der unterschiedlichen Bedeutungen die dem Begriff „VR“ zugewiesen werden erscheint eine Unterscheidung jedoch mühsam und da die Begriffe mittlerweile synonym verwendet werden auch wenig zweckmäßig (vgl. Bente, 3).

Die vorliegende Arbeit versteht unter „Virtueller Realität“

1. eine Technologie, die den Eintritt in eine „andere Welt“ ermöglicht, dadurch dass sie mittels Computern diese Welt erschafft und mittels Mensch-Maschine-Schnittstellen den Zugang zu ihr eröffnet.
2. diese Computer geschaffene Welt und wie der Nutzer diese Welt erlebt.

Die Begriffe „virtuelle Umgebung“, „Cyberspace“ und „virtuelle Welt“ werde synonym verwendet.

Auf diese beiden Aspekte soll im Folgenden Eingegangen werden. Mit dem ersten Aspekt, der Definition der VR als Technologie beschäftigt sich Punkt E. Unter Punkt D wird zuvor bereits auf das Erleben der Virtuellen Realität eingegangen (2.Aspekt der Definition).

In der Anwendung von VR mit der sich Punkt F beschäftigt, tauchen dann schließlich beide Aspekte gemeinsam wieder auf.

Dem soll nun zunächst aber eine Darstellung der Entwicklungsgeschichte der VR vorgeschoben werden, da hier Gründe für die Bedeutungsvielfalt des Begriffes zu finden sind.

C. ENTWICKLUNG & GESCHICHTE DER VIRTUELLEN REALITÄT

Die VR-Technologie hat sich im Wesentlichen aus Technologien zusammengesetzt, die schon vor ihr existierten und aus den verschiedensten wissenschaftlichen Bereichen stammen.

I. Vorläufer

Die Menschen, so Bormann, hätten sich schon immer dafür interessiert das mit eigenen Augen gesehene wiederzugeben (vgl. Bormann 31)

Schon vor dem Entstehen der VR-Technik gab es daher Bestrebungen vor allem mit Hilfe von Bildern, den Betrachter in eine andere Welt zu versetzen, und Immersion zu erzeugen, um so „durch Distanzauflösung zwischen Bildraum und Betrachter, Macht über die Betrachter zu erlangen“ (Grau).

So nutzten die Maler der Renaissance die menschliche Tiefenwahrnehmung zur Erzeugung perspektivischer Illusion aus.

Im 18. Jahrhundert versuchte man mit dem Panorama, einem 360°-Rundbild, das das Blickfeld des Betrachters vereinnahmte, Immersion zu erzeugen.

1838 entwickelte Wheatstone das Stereoskop. Ein Gerät welches die dreidimensionale Betrachtung von Bildern ermöglichte.

II. Anfänge

1. Im Militär

Die Ursprünge der VR-Technologien liegen, wie auch die von Computer und Informatik, vor allem in der (US-)militärischen Forschung. Man interessierte sich dabei vor allem für Flug- und Panzersimulatoren.

So wurde bereits 1929 der so genannte „Linktrainer“ patentiert. Ein Flugsimulator, welcher auf die Betätigung der Steuerung mit Dreh-, Kipp- und Schaukelbewegungen und entsprechender Verschiebung der Horizontlinie reagierte. Zusätzlich wurden Motorengeräusche eingespielt

Während des 2. Weltkrieges entwickelten die USA die ersten Computer.

1944 begann man mit der Entwicklung des Rechners WHIRLWIND zur Flugsimulation. Hierbei wurden erstmals Bildschirmgeräte zur Vermittlung von Computerdaten eingesetzt. Die Arbeiten mussten 1959 wegen zu hoher Kosten eingestellt werden. (vgl. Bormann, 37f)

2. Im Unterhaltungsbereich

1952 schuf Fred Waller Cinerama, ein Kino mit gewölbter Projektionsfläche die das gesamte Gesichtsfeld der Zuschauer einnahm. Aufgenommen wurde mit 3 synchron laufenden Kameras aus 3 leicht verschobenen Blickwinkeln, diese Bilder wurden dann mit Hilfe dreier Projektoren vorgeführt. In den USA gab es 190 ca. 100 Cinerama-Kinos. Danach wurde Wallers Erfindung von der Breitbildtechnik (Cinemascope) abgelöst. (Vgl. KHM, Bormann)

In den 1960er erschien das Sensorama (1960er) von Morton Heilig. Es ermöglicht mit Hilfe stereoskopischer Filmprojektion, Stereoton, einem Geruchssystem und haptischer Rückkopplung die totale Immersion. Das System floppte jedoch, da es für den Spielhallenbetrieb, für den es konzipiert worden war, nicht widerstandsfähig genug war. (Vgl. KHM)

3. Pioniere der 1960er und 1970er

Ivan Sutherland entwickelte in den 1960er eine ganze Reihe für die VR wegweisender Produkte: Das Sketchpad war das erste System zur grafischen Steuerung von Computern, es ermöglichte mit einem Lichtstift direkt auf eine Kathodenstrahlröhre zu zeichnen und führte so Computer, grafische Ausgabe und direkte Interaktion mit dem Computer erstmals zusammen. (Vgl. KHM)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1965 entwickelte Sutherland das erste monoskopische HMD und 1970 schließlich mit dem so genannten Damoklesschwert das erste dreidimensionale und voll funktionsfähige HMD, das wegweisend für alle weiteren Entwicklungen war und heute als Ursprung der VR Technik gilt. (Vgl. Borman, 38; Ikarus: Die Geschichte von VR)

Ab 1969 entwickelte Myron W. Krueger das Konzept der Videoplace-Technologie. Dabei handelt es sich um ein auf Video- und Computertechnik basierendes Kommunikationssystem mit dem sich Menschen aus der ganzen Welt in einer computer- und videografierten Umwelt treffen und miteinander interagieren können (Vgl. Ikarus: Geschichte der VR; Bente, 3). Es stellt somit einen Vorläufer der Virtual Communities und Chat dar.

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