Augmented Reality am bekannten Beispiel Pokémon GO (Bildquelle: stux/Pixabay - Redaktionelle Nutzung)
Augmented Reality am bekannten Beispiel Pokémon GO (Bildquelle: stux/Pixabay - Redaktionelle Nutzung)

Augmented Reality (kurz: AR, zu Deutsch: Erweiterte Realität) Technologie wird derzeit von  der Allgemeinheit vor allem als Spielerei wahrgenommen. Beispiele hierfür sind das sehr erfolgreiche  Pokémon GO App sowie Snapchat Filter, die es erlauben, das eigene Portrait mit Hundeschnauzen zu verschönern. Die medial groß angekündigte Datenbrille Google Glass konnte sich 2014 noch nicht bei den Endnutzern durchsetzen.  Nun ist die Erweiterte Realität im Begriff die Welt der Smartphones endgültig zu erobern. Bald schon könnte sie unseres Arbeits- und Freizeitverhalten revolutionieren.

Was ist Augmented Reality?

Bei Augmented Reality (manchmal auch als Enhanced Reality bezeichnet) wird die physische Realität durch virtuelle Gegenstände erweitert. Im Gegensatz zum Funktionsprinzip der Virtuellen Realität, tauchen hier die Benutzer nicht vollkommen in eine digital simulierte Welt ein. AR ist im Realitäts-Virtualitäts-Kontinuum von  Milgram und Kishino dem Bereich der Mixed Reality zuzurechnen, wobei die wirklichen Elemente überwiegen.  Während grundsätzlich alle Sinnesmodalitäten angesprochen werden können, geht es in den meisten Fällen darum, das Sichtfeld mit zusätzlichen Informationen bzw. Objekten zu überlagern. AR-Systeme bestehen aus Software- und Hardwarekomponenten zur Darstellung, zum Tracking (= Positionsbestimmung von realen Objekten) und zur Interaktion von Benutzer und System.

Seit wann gibt es Augmented Reality?

Die Geschichte von Virtual und Augmented Reality reicht weit bis in die Mitte des 20. Jahrhunderts zurück. Morton Heilig baute 1968 seinen Sensoarama Simualtor. Dieser erweiterte das Filmerlebnis durch die Wahrnehmung von Gerüchen und Windböen.  Sechs Jahre später erstellte Ivan Sutherland ein AR System. Mit Hilfe eines Displays am Kopf ließen sich Computergrafiken abhängig von der eigenen Position im Raum wahrnehmen.

In den späten Neunziger Jahren wurden sodann zahlreiche Projekte, Workshops und Symposien lanciert. Erste mobile AR Spiele wie z.B. QuakeAR entstanden. Fortan wurden immer mehr Anwendungen wie die Wikitude App (2008) entwickelt. Die 2012 erstmals vorgestellte Datenbrille Google Glass konnte sich bei ihren begrenzen Marktstart nicht durchsetzen. Andere Anwendungen, wie vor allem die Augmented Reality App Pokémon GO, waren jedoch erfolgreich.  2017 wurden die Entwicklungsumgebungen ARKit (Apple) und ARCore (Google) vorgestellt. Diese erlauben es Drittanbietern, AR-Anwendungen für gewöhnliche Smartphones und Tablets zu entwickeln.

Bei diesem historischen Kurzabriss wurden bereits mehrere AR Displayarten  erwähnt.  Im Folgenden werden drei häufige Anzeigegeräte der Technologie behandelt.  

Mit welchen Geräten wird Augmented Reality verwendet?

Head Mounted Displays sind Ausgabegeräte, die am Kopf (evtl. auch als Teil des Helms) oder als Brille (Smartglasses) getragen werden. Sie geben die Bilder entweder auf einen oder zwei augennahen Bildschirmen aus oder sie projizieren sie direkt auf die Netzhaut. Zusätzlich kann Erweiterte Realität durch ein transparentes Head-up-Display (HUD) vor dem Gesichtsfeld oder durch Kontaktlinsen angezeigt werden.

Noch besser in den Alltag integrieren lassen sich jedoch AR-Technologien auf Handheld Geräten wie Smartphones oder Tablets. Aufgrund ihrer weiten Verbreitung sind Smartphones besonders interessant für Augmented Reality Anwendungen. Sie bieten nicht nur maximale Mobilität sondern auch eine zunehmend größer werdende Rechenleistung sowie die notwendige Ausstattung (Kamera, GPS, Sensoren etc.). Da die Kosten eines zusätzlichen Gerätes entfallen, sind hier die Einstiegsbarrieren besonders gering. Nachteile der mobilen Geräte sind jedoch kleine Displays sowie die Tatsache, dass sie ständig in der Hand gehalten werden müssen.

Eine dritte Möglichkeit besteht darin, die virtuellen Informationen direkt auf reale Objekte der Außenwelt zu projizieren. Durch Spatial Augmented Reality können die virtuellen Objekte von vielen Menschen auf einmal und ohne spezielle Geräte gesehen werden.

Nachdem bis jetzt die Grundlagen behandelt wurden, interessieren noch vor allem praktische Anwendungsfelder. Die folgenden Ausführungen müssen sich auf drei interessante Augmented Reality Einsatzgebiete beschränken.  

Wo wird Augmented Reality verwendet?

Ein großes Anwendungsfeld für Augmented Reality ist der Handel. Ein paar Händler bieten ihren Kunden bereits die Möglichkeit, ihre Waren virtuell zu testen. So können diese z.B. Kleidungsstücke von zu Hause aus per Smartphone oder in speziell ausgestatteten Virtuellen Umkleidekabinen probieren. Dadurch können viele Modelle und Ausführungen ohne ständiges Umziehen probiert werden. Die Ikea-App Place erlaubt es, maßstabsgetreue virtuelle Versionen von Möbelstücken in den eigenen vier Wänden aufzustellen. Mit smarter Technologie können  Läden zudem Werbung und Marketinginhalte gezielt in Abhängigkeit von Person, Position und Blickrichtung einblenden.

Der Unterrichtsbereich stellt ein weiteres potenzialträchtiges Einsatzgebiet dar. Augmented Reality Lernen ermöglicht eine flexible, individualisierte und interaktive Aneignung von Wissensinhalten. Es können z.B.  Grafiken, Texte oder Videoclips in der physischen Außenwelt verteilt werden. Zudem können Textbücher z.B. mit scanbaren QR-Codes versehen werden, welche multimediale Zusatzinhalte bereitstellen. Mithilfe erweiterter Realität lässt sich der Unterricht durch die Interaktion mit 3D Modellen von geometrischen Körpern oder planetarischen Konstellationen bereichern. So wird Bildung erfahrbar und erlebbar. Die Technologie unterstützt auch werdende Piloten bei der Flugausbildung und sie lässt zukünftige Ärzte an virtuellen Körpern trainieren.

In der Industrie und Fertigung kommen Smartglasses bereits zum Einsatz. Mit ihnen können Arbeiter notwendige Instruktionen oder detaillierte Informationen abrufen, ohne die Tätigkeit dabei zu unterbrechen. Sie können auch Aufgaben und Arbeitsabläufe mit Hilfe von interaktiven AR-Anwendungen erlernen, anstatt sich mühsam durch dicke Betriebsanleitungen kämpfen zu müssen. Zudem erlaubt es die Technologie, einfach mit weit entfernten Experten zu kommunizieren und sich auch Schritt für Schritt bei der Arbeit mittels Live-Streams ihres Sichtfeldes beraten zu lassen.

Weitere vielversprechende Einsatzgebiete von Augmented Reality sind z.B. Tourismus, Design, Architektur und Übersetzung.

Was ist in Zukunft von Augmented Reality zu erwarten?

Aufgrund der weiten Verbreitung von Smartphones können die Entwicklungsumgebungen für iOS und Android sehr gut den Durchbruch von AR für die breite Masse bedeuten. Vermutlich wird es zu einem Anstieg der öffentlichen Wahrnehmung und Akzeptanz der Technologie kommen. Mehr Hersteller werden auf den Trend einsteigen und Anwendungen für immer mehr Bereiche unseres Berufs- und Privatlebens entwickeln. Die erweiterte Welt könnte so ein Bestandteil unserer alltäglichen werden.

Augmented Reality wird auch deshalb wichtig, weil es Menschen mit der digitalen Datenwelt des Internet of Things verbindet und ihnen hilft mit smarten Geräten via Sensoren zu interagieren. Die größten Herausforderungen liegen vermutlich im ethischen und rechtlichen Bereich, da diese Technologien ein hohes Überwachungs- und Manipulationspotential bieten.

Quellen:

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Augmented_reality

[2] https://www.kaufberater.io/elektronik/gaming/vr-brille/

[3] Charmigniani, J. & Furht, B. (2011). Augmented Reality: An Overview. In: B. Fuhrt (Hrsg.), Handbook of Augmented Reality (S. 3 – 46). New York: Springer.

[4] Tönnis, M. (2010). Augmented Reality, Informatik im Fokus. Heidelberg: Springer.

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