Wie Technologie neue Realitäten schafft

Der Film "The Matrix" zeigte grafisch und spektakulär das Konzept einer virtuellen Welt. Vielleicht wird die Menschheit in Zukunft mit einem solchen Problem konfrontiert sein, aber die digitalen Realitätstechnologien machen heute nur noch die ersten, aber sicheren Schritte von der „Kindheit“ zum „Erwachsenen“.

Bisher gibt es drei Haupttypen digitaler Realitäten. Um ihren grundlegenden Unterschied zu verstehen, werden wir eine bedingte Skala von der vertrauten Realität, die uns umgibt, bis zur virtuellen Realität präsentieren, die vollständig von digitalen Technologien modelliert wird.



Der erste Zwischenpunkt ist Augmented Reality oder AR. Gleichzeitig wird das Bild der realen Umgebung durch digitale Elemente ergänzt. Es können animierte Bilder, Text- oder Grafikinformationen sein. Ein Beispiel für AR ist das Pokémon Go-Spiel, bei dem ein animiertes Objekt einem realen Bild auf dem Gadget-Bildschirm überlagert wird.

Der nächste Punkt auf der Skala der Realitäten wird Mixed Reality oder MR (Mixed Reality) sein. Hier erscheinen Elemente realer, erweiterter und virtueller Realitäten. Grundlage für alles ist auch ein reales Bild, dessen einzelne Elemente durch künstlich erzeugte virtuelle Objekte ersetzt werden. Mixed Reality ist in einem Übersetzerprogramm von Google implementiert. Wenn Sie das Gadget auf den übersetzten Text richten, erkennt das Programm ihn, übersetzt, wählt die entsprechende Schriftart aus und fügt sie anstelle des Originals in das Bild auf dem Gadget ein.

Der Endpunkt unserer Realitätsskala ist Virtual Reality oder VR (Virtual Reality). Hier befindet sich der Betrachter in einer völlig künstlichen Umgebung, die mit technischen Mitteln geschaffen wurde. Es enthält nicht nur visuelle Bilder, sondern auch technische Geräte für die Interaktion damit. Der aktuelle Entwicklungsstand der virtuellen Realität kann mit Pseudografien auf den ersten PCs verglichen werden. Zur vollen VR, die in der "Matrix" gezeigt wurde, ist noch weit weg. Das heutige Niveau reicht jedoch aus, um die virtuelle Realität zu einem leistungsstarken Werkzeug für eine Vielzahl von Aufgaben zu machen.

Es gibt mehrere Hauptbereiche der VR-Anwendung:

• Unterhaltungsindustrie (Spiele, Filme, Sport und Shows, soziale Netzwerke)
• Marketing (Handel und Immobilien)
• Medizin
• Ausbildung (dazu gehört auch die betriebliche Aus- und Weiterbildung von Fachkräften in Hochrisikoberufen)
• Industrie und Verteidigungsindustrie.

Und obwohl die Aussichten für die Verwendung von VR ein hohes Potenzial haben, ist die virtuelle Realität noch nicht weit verbreitet. Dies ist auf eine Reihe technischer Schwierigkeiten zurückzuführen, von denen eine der physische Zustand des Benutzers ist, wenn er in die virtuelle Realität eintaucht. Aufgrund physiologischer Eigenschaften tritt bei der Verwendung eines VR-Helms häufig Schwindel und Übelkeit auf. Dieses Phänomen nennt man Kinetose. Sein Wesen liegt im Konflikt zwischen den Informationen aus dem Vestibularapparat und den visuellen Bildern. Wenn sie in der realen Welt synchronisiert sind und bestimmten Kausalzusammenhängen unterliegen, ist in der virtuellen Realität nur das Sehen vorhanden, und der Vestibularapparat bleibt in der realen Welt. Der Organismus sieht eine solche Dissonanz als Halluzination infolge einer Vergiftung.

Der Einsatz von Virtual-Reality-Technologie

Der Löwenanteil des VR-Marktes entfällt auf die Unterhaltungsindustrie. Die Bedeutung der Technologie wird jedoch durch ihre praktische Anwendung bestimmt. Dank der virtuellen Realität ist es möglich, Spezialisten in risikoreichen Berufen erfolgreich auszubilden, ohne sie zu gefährden. Zum Beispiel Bergbauingenieure, die unter schwierigen Feldbedingungen arbeiten, Retter, Feuerwehrleute oder das Militär. In der virtuellen Realität können Sie alle kritischen Situationen in einer sicheren Umgebung für das Motiv simulieren.

Im Marketing wird hauptsächlich der Wow-Effekt der neuen Technologie genutzt. Es gibt jedoch praktische Anwendungen. Eine solche Anwendung war der kostenlose Oculus Rift-Helm von Canon, der von Canon Labs als Kamerasimulator bezeichnet wird. (Dieses Programm ist im App Store für Oculus erhältlich.)

Mit dem Simulator können Fotografen in die alternative Realität eintauchen, um einige Canon-Kameras und -Objektive nach ihren Merkmalen zu testen - ohne physische Modelle ausleihen zu müssen. Sie können sich aus der Ferne mit den technischen Möglichkeiten von drei Kameras (Canon EOS 5D MKIII, Canon EOS 1D X und Canon EOS 70D) und drei Objektiven (24-105 mm F / 4, 50 mm F / 1,4 und 70-200 mm F / 2,8) vertraut machen.
Während des Einarbeitungsprozesses kann der Benutzer die Einstellungen ändern, mit Verschlusszeit, Blende und Lichtempfindlichkeit experimentieren und die Änderungen anhand einer virtuellen Landschaft überprüfen. Mit der Anwendung können Sie aufgenommene Fotos auf Ihrem Computer-Desktop anzeigen.



Mit der Verbesserung und Verbreitung von VR entstehen neue Unternehmen. Als ein Beispiel kann Tim Donahays VR Fit genannt werden. Tim kam durch VR-Spiele zur virtuellen Fitness. Zuerst bemerkte er, dass bestimmte Muskelgruppen erheblichen Stress ausgesetzt waren. Dann beschloss Tim, ein kleines Experiment durchzuführen. Innerhalb von 50 Tagen unterrichtete er jeweils 5 Stunden. Zwei Wochen später begann er, eine zusätzliche Gewichtsweste zu verwenden. Infolgedessen ermöglichte VR die Teilnahme an traditioneller Fitness. Heute wächst die Zahl der Sportangebote mit virtueller Realität. Es gibt VR-Parks und Spielplätze, Trainingsgeräte und Fitnessstudios. Angesichts dieses Trends können wir bald mit dem Aufkommen eines vollwertigen eSports rechnen.

Parallel zur virtuellen Realität entwickeln sich andere Arten von Realitäten. Sie können bedingt in zwei Typen unterteilt werden:

• Anwendungen für Gadgets (Smartphones, Tablets);
• Anwendungen für spezielle Geräte (Brillen, Helme).

Jeder dieser Typen konzentriert sich auf seine Zielgruppe und die Umsetzung einer bestimmten Reihe von Aufgaben.

AR-Apps für Gadgets

Auf dem modernen AR-Markt für Gadgets wurden zwei Haupt-Mega-Player identifiziert - Google und Apple. Jeder von ihnen konzentriert sich auf seine eigenen Aufgaben. Im Jahr 2016 wurde die Aufmerksamkeit der Massenbenutzer auf AR durch das Pokemon Go-Spiel gelenkt. Das Publikum belief sich auf mehr als 100 Millionen Menschen. Zum Zeitpunkt der Anwendungserstellung gab es kein universelles Entwicklungswerkzeug. Infolgedessen wurden die Bilder des Pokémon einfach dem Bild der Realität ohne räumlichen Bezug überlagert. Sie schienen in der Luft zu hängen und nicht mit dem realen Bild zu interagieren. Apple begann diese Lücke zu schließen und stellte im Juni 2017 sein Entwicklertool ARKit vor. Zu den Hauptvorteilen des Werkzeugs gehört die Fähigkeit, horizontale Ebenen zu bestimmen. Dank dessen erscheinen virtuelle Objekte als Schatten und werden realistischer und hängen nicht mehr in der Luft. Es erkennt auch die Bewegung des Benutzers in sechs Freiheitsgraden mit Drehungen um jede der drei Achsen.

Die Entwicklung von Google unterscheidet sich erheblich von Apples Fokus und konzentriert sich hauptsächlich auf die Navigation im Weltraum. Bereits 2014 stellte das Unternehmen sein Tango-Smartphone mit einem Infrarot-Entfernungsmesser, einer Fischaugen-Kamera und anderen Sensoren zum Erstellen von 3D-Karten von Räumen vor. Das Gerät hat Anwendung in der Client-Navigation in Supermärkten und Museen gefunden. Leider unterstützen nur noch wenige Smartphone-Modelle von Drittanbietern die Tango-Technologie. Dieses Beispiel zeigt nur den einschränkenden Faktor bei der Entwicklung von Anwendungen mit den technischen Fähigkeiten des Gadget-Parks.
Selbst für den gegenwärtigen Entwicklungsstand mobiler Geräte gibt es jedoch viele interessante Anwendungen, die praktische Anwendungen haben. Wir erwähnen einige von ihnen. Sie dienen hauptsächlich zur Visualisierung von Waren.



Unternehmen wie IKEA, Cimagie, Blippar, Hyundai und Lego haben ihre eigenen virtuellen Verzeichnisse entwickelt. Bei IKEA wird dies wie folgt implementiert. Um zu sehen, wie dieses oder jenes Produkt in den Innenraum passt, legen Sie einfach ein Verzeichnis auf den Boden, das auf der gewünschten Seite geöffnet ist, und richten Sie die Kamera des Gadgets darauf. Das Bild des Produkts wird auf dem Display über das Innenbild gelegt. Die FXMirror-Anwendung ähnelt virtuellen Verzeichnissen, verwendet jedoch keine Gadgets. Es ist in Form eines „intelligenten Spiegels“ hergestellt. Der Käufer kann seine Lieblingskleidung virtuell anprobieren. Die Makeup Genius-Anwendung für Gadgets der Firma L'Oreal funktioniert nach dem gleichen Prinzip. Mit dem Namen ist klar, dass der Benutzer eine Reihe von Kosmetikprodukten dieses Unternehmens virtuell ausprobieren kann.

AR-Anwendungen für spezielle Geräte

Da die Leistung herkömmlicher Geräte für ernsthafte AR-Anwendungen nicht ausreicht, werden für diese Zwecke Spezialbrillen entwickelt. Ihre Funktionalität wird nur für die Arbeit mit Augmented Reality geschärft. Daher erreicht der Preis solcher Geräte oft mehrere tausend Dollar pro Stück. Es ist klar, dass dieses Produkt nicht für den Massenverbraucher ist.
Im Jahr 2016 veröffentlichte Microsoft seine Version der Augmented-Reality-Brille Hololens. Dieses Gerät war mit vielen Sensoren ausgestattet und konnte virtuelle Objekte auf einem durchscheinenden Bildschirm zeichnen. In Hololens ist das Bild in Form von Hologrammen aufgebaut.
Zu den Nachteilen von Hololens gehört ein enger Betrachtungswinkel von nur 300. Dies ist möglicherweise kein vollständig korrekter Vergleich, aber bei den Oculus Rift VR-Helmen beträgt der Betrachtungswinkel 1100. Dies hindert Microsoft jedoch nicht daran, in einer führenden Position zu bleiben. Ein Großteil davon ist auf die weltweite Beliebtheit von Microsoft-Produkten und deren Integration in Hololens zurückzuführen.

So große Unternehmen wie Japan Airlines, NASA, Volvo, Autodesk und viele andere setzen Hololens in ihrer Arbeit ein. Augmented-Reality-Brillen sind zu einem neuen digitalen Werkzeug geworden, das Produktionsprozesse und Schulungen erheblich vereinfacht. Ein Beispiel ist Thyssenkrupp, ein Aufzugsunternehmen. Mit Hilfe von Augmented-Reality-Brillen erhalten Unternehmensspezialisten in den Einrichtungen alle notwendigen Informationen. Wenn bei der Arbeit Schwierigkeiten auftreten, müssen Sie keine Zeit damit verschwenden, darauf zu warten, dass der Ingenieur zum Objekt aufbricht. Die Situation wird online mit den notwendigen grafischen Erklärungen auf dem Hololens-Bildschirm analysiert.



In ähnlicher Weise werden AR-Brillen im Lernprozess verwendet. Damit Medizinstudenten die menschliche Physiologie besser verstehen können, zeigt Hololens bei praktischen Übungen mit Dummies animierte innere Organe an. Während im verarbeitenden Gewerbe AR-Brillen zur Steigerung der Produktivität beitragen, retten diese Geräte in der Medizin Leben. Beispielsweise muss der Arzt sehr oft dringend zusätzliche Informationen über den Patienten erhalten. Dies können Testergebnisse, Arzneimittelunverträglichkeiten oder andere Daten sein. Wenn dies während der Operation geschieht, zählt jede zusätzliche Sekunde. Mit Hilfe einer AR-Brille kann der Arzt schnell die angeforderten Informationen erhalten, ohne den Operationstisch zu verlassen.

Meta hat seinen Weg zur Entwicklung von Augmented-Reality-Brillen eingeschlagen. Im Gegensatz zu Hololens, die einen Computer enthalten, sind Meta 2-Brillen im Wesentlichen ein Eingabe- / Ausgabegerät. Dadurch können sich Entwickler auf die Detaillierung von Grafiken konzentrieren. Daher haben Meta 2-Brillen eine Reihe bedeutender Vorteile. Aufgrund der Tatsache, dass die Datenverarbeitung auf einem externen Computer ausgeführt wird, wird die Leistung des Geräts erhöht. Da Meta 2 nur die Eingabe / Ausgabe von Informationen durchführt, gelang es den Entwicklern, ohne die Abmessungen des Geräts zu vergrößern, einen Betrachtungswinkel von 900 zu erhalten. Schließlich können Sie durch das Fehlen eines integrierten Computers die Kosten für das Gerät bei 950 US-Dollar halten. Mit solchen Vorteilen haben Meta 2-Brillen jedoch einen erheblichen Nachteil - die drahtgebundene Kommunikation mit einem externen Computer.

Nach dem ersten Google Glass-Projekt kehrte Google zur Entwicklung von AR-Brillen in einem anderen Format zurück. Wenn sich das erste Projekt an den Massenverbraucher als AR-Anwendung für Gadgets richtete, wurde die aktualisierte Glass Enterprise Edition-Brille zu einem Werkzeug für Profis. Sie wurden erfolgreich im AGCO-Werk in Jackson angewendet. Das Unternehmen produziert teure landwirtschaftliche Geräte, die auf Bestellung gefertigt werden. Jedes Produkt hat einzigartige Eigenschaften. Daher mussten die Arbeiter während der Montage die technischen Unterlagen konsultieren. Bei jeder Überprüfung musste der Mitarbeiter zum Computer gehen, um die erforderlichen Informationen zu finden. Wenn der Computer ausgelastet war, ging zusätzliche Zeit verloren, um auf die Warteschlange zu warten oder nach einem anderen freien Computer zu suchen. Versuche, Arbeitern Tabletten zur Verfügung zu stellen, waren erfolglos. Industrietabletten hielten unter schwierigen Betriebsbedingungen durchschnittlich nicht länger als eine Woche.
Dank der Verwendung von Glass Enterprise Edition konnte die Schulungszeit für Mitarbeiter von 10 auf 3 Tage reduziert werden. Dies gibt einen Überblick über die Aussichten für den Einsatz von Augmented-Reality-Brillen im Geschäftsleben.

Wenn man über Augmented-Reality-Geräte spricht, kann man die Entwicklungen im Bereich der gemischten Realität (MR) nicht übersehen. Dieser Bereich ist noch unterentwickelt, aber es gibt bereits interessante Konzepte. Eines davon ist Canon HMD. Dieses Gerät ist eine Zwischenoption zwischen der AR-Brille und dem VR-Helm. Darin sind zwei Kameras und zwei Bildschirme mit einer Auflösung von 1.280 × 1.024 Pixel integriert. Um die Verarbeitungszeit des Videosignals und die Ausgabe des simulierten Bildes auf dem Bildschirm zu minimieren, wird ein externer Computer verwendet, an den das Gerät über Kabel angeschlossen ist.

Bei der Erstellung des Canon HMD verwendeten die Entwickler eine interessante Lösung. Die Komplexität von MR-Geräten liegt in der Tatsache, dass sie reale und virtuelle Bilder sehr genau kombinieren müssen. Es ist sehr schwierig, diesen Effekt auf engstem Raum zu erzielen. Zu diesem Zweck verwendeten die Ingenieure ein Prisma, um den Strahlengang zu ändern und die Kompaktheit des Geräts sicherzustellen.

Laut Entwicklern wird Canon HMD die größte Anwendung im Bereich Design Design finden. Mit dem Gerät können Sie vollwertige dreidimensionale virtuelle Modelle erstellen, ohne teure reale Modelle erstellen zu müssen. Dies gilt insbesondere für die Automobilindustrie.

Entwicklungsperspektiven

Was der vielversprechendste Weg ist, AR zu entwickeln, wird sich als eine der Arten von Anwendungen herausstellen, die jetzt schwer zu sagen sind. Einerseits widerspricht das ständige Ziel der Gadget-Kamera, mit virtuellen Objekten zu interagieren, der Idee, diese Technologie jeden Tag einzusetzen, und andererseits weisen AR-Brillen eine Reihe schwerwiegender Einschränkungen auf. Die Antwort auf diese Frage könnte die Entstehung neuer bahnbrechender Technologien oder Entwicklungsideen sein.

Über die Aussichten für die Entwicklung von virtueller und erweiterter Realität unter Experten besteht bislang kein Konsens. Analysten von Digi-Capital prognostizieren, dass der weltweite Markt für die Produktion von VR-Inhalten in verschiedene Richtungen im Jahr 2020 30 Milliarden US-Dollar überschreiten wird. Gleichzeitig wird mehr als die Hälfte dieses Betrags für Filme, Fernsehprogramme und Spiele im Virtual-Reality-Format ausgegeben. Jesse Shell, CEO von Schell Games und Professor an der Carnegie Mellon University, sagte, der VR-Markt werde bis 2025 auf 22,5 Milliarden US-Dollar wachsen.

Trotz dieser optimistischen Prognose geht Shell davon aus, dass sich andere Erwartungen nicht rechtfertigen werden. Zum Beispiel wird der Anteil von VR bis 2025 nicht mehr als 5-15% der gesamten Spielebranche betragen. Das heißt, es ist zu früh, um auch kurzfristig über die massive Nutzung der virtuellen Realität zu sprechen.
Goldman Sachs prognostiziert einen kombinierten VR- und AR-Gewinn von 13,1 Milliarden US-Dollar bis 2020 und einen Anstieg auf 35 Milliarden US-Dollar bis 2025. Das Verhältnis des Softwaremarktes für VR und AR wird 75% bis 25% betragen.

Dies sind jedoch trockene Zahlen, die keine Antwort auf die wichtigste Frage geben: Wozu wird die Entwicklung dieser Technologien führen, welche Aufgaben können sie in Zukunft lösen?

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