Virtual-Reality-Headset
Ein Virtual-Reality-Headset, kurz VR-Headset, auch VR- oder Virtual-Reality-Brille[1] und VR- oder Virtual-Reality-Helm genannt, ist eine Art eines Head-Mounted Displays, welches den Nutzern Einblick in die virtuelle Realität verschaffen soll. Sie kommen meist bei Computer- und Simulationsspielen zum Einsatz und sollen den Spielern ein möglichst realistisches Spielgefühl (Immersion) vermitteln. Dies soll durch zwei Linsen für die Augen, die dem Spieler simulieren, in einer Welt zu sein, sowie einer Halterung, die dafür sorgt, dass sich bei einer Kopfbewegung auch das Headset einschließlich der Displayfläche für die virtuelle Realität mitbewegt und der Benutzer sich so um 360 Grad umsehen kann, erreicht werden. Neben Computerspielen werden Virtual-Reality-Headsets auch verwendet, um 360-Grad-Videos abzuspielen und als Simulationen und digitale Werkzeuge in der Industrie, Wissenschaft und Kunst.
Unterscheidung nach Funktionsintegrierung
Cardboard-VR-Brillen (Smartphonehalterungen)
In dieser einfachsten Bauweise stellen VR-Brillen lediglich eine vor den Augen zu anlegbare Halterung dar, in die ein Smartphone eingelegt wird. Das Smartphone wird hier in einem Betriebsmodus verwendet, in dem der Display zweigeteilt ist. Das Cardboard projiziert mit seinen zwei Linsen das linke und rechte Bild jeweils auf die Augen des Nutzers, wodurch ein großes virtuelles Sichtfeld und eine stereoskopischer Eindruck entsteht, zur Bewegungsverfolgung (Tracking) werden die im Smartphone vorhandenen gyroskopischen Sensoren genutzt. Die Qualität des VR-Erlebnisses wird also vor allem durch das verwendete Smartphone begrenzt und erreicht damit die geringste Immersion aller Arten von VR-Brillen, jedoch sind die Anschaffungskosten am geringsten. Beispiele sind Google Cardboard oder Samsung Gear VR.
Stand-Alone-VR-Headsets
Diese Geräte besitzen fest eingebaute Displays und übernehmen eigenständig (daher "stand-alone") den kompletten erforderlichen Rechenaufwand für das VR-Erlebnis mittels eigener Prozessoren. Häufig ist ein Akku verbaut, daher können diese Geräte, genau wie Cardboards, komplett kabellos betrieben werden. Das Tracking übernimmt das Headset auch selbst, indem z. B. Fixpunkte im Raum filmt und zur Orientierung nutzt ("inside-out") und/oder gyroskopischen Sensoren verwendet. Die Immersion ist üblicherweise deutlich höher als bei Cardboards, aber aufgrund der begrenzten Rechenleistung angebundenen Headsets meist noch unterlegen. Aktuelle Beispiele sind die Oculus Quest und HTC Vive Focus.
angebundene (tethered) VR-Headsets
Die aufwendigste aber auch immersivste Variante stellen Headsets dar, die an einen externen Rechner, also einem PC oder Konsole (z. B. PlayStation VR) angebunden sind. Die Displays sind auch hier fest eingebaut, zudem ist die Tracking-Technik integriert bzw. modular angebaut. Der Großteil des Rechenaufwandes wird hier von einem PC oder einer Konsole übernommen, wodurch hohe Auflösungen und Bildwiederholraten mit kurzen Latenzzeiten auch bei anspruchsvoller Grafik möglich sind. Diese Headsets werden aktuell mit einem Kabelsatz, der auch zur Stromversorgung dient, an den externen Rechner angeschlossen. Zu den aktuell fortschrittlichsten Geräten Consumer-Bereich zählen Valve Index und PIMAX 8KX.
Steuerung
Gesteuert wird je nach Programm unterschiedlich, meist jedoch durch das Neigen des Kopfes ("Head-Tracking") für eine Änderung des Sichtfelds und/oder das Bewegen des Körpers ("Motion Capture und Bewegungssteuerung") durch einen bzw. zwei Controller oder eine Bewegungserkennungskamera. Die Bewegungsdaten werden durch bestimmte Sensoren, wie zum Beispiel Gyroskop- oder Beschleunigungssensoren erkannt und an die Software übermittelt. Manche Virtual-Reality-Headsets bieten zusätzlich Augenerkennungssysteme, sogenanntes "Eye-Tracking" und weitere Features, um noch intensiver mit den Nutzern interagieren zu können.[2] Neben der Bewegungssteuerung mit dem Körper werden in der Regel auch klassische Steuerungsmöglichkeiten wie Mäuse, Tastaturen, Controller etc. unterstützt. Außerdem gibt es zusätzliche Peripheriegeräte wie z. B. das Laufband Virtuix Omni, Geräte für haptische und sinnliche Rückmeldungen oder spezielle Stühle.[3]
Anforderungen und Betrieb
Für ein VR-Headset muss das Bild für jedes Auge aus dem jeweiligen Blickwinkel separat berechnet werden, um den gewünschten stereoskopischen Tiefeneffekt zu erzielen. Daher ist eine deutlich höhere Rechenleistung gefordert als für einen konventionellen Bildschirm mit gleicher Auflösung. Zum Betrieb eines Virtual-Reality-Headsets ist also ein leistungsstarker Computer oder eine Spielkonsole der aktuellen Generation, wie z. B. eine PlayStation 4 oder Nintendo Switch, nötig. Spezielle Gaming-PCs werden bevorzugt, da sie, je nach Ausstattung, am meisten Leistung zur Verfügung stellen können.[4] Zudem gibt es spezielle Halterungen mit entsprechenden Linsen für Smartphones, wie zum Beispiel die Google Cardboard, mit der sich das eingeschobene Gerät als Virtual-Reality-Headset verwenden lässt. Voraussetzung hierfür ist jedoch, dass das Gerät über die entsprechenden Sensoren sowie die benötigte Rechen- und Grafikleistung verfügt. Da hier allerdings meist weniger Rechnerleistung vorhanden ist als einem Computer oder eine Spielkonsole, ist auch die Grafik und Performance dementsprechend oft schlechter.[5] Des Weiteren sollte genug Platz vorhanden sein und der Träger nicht von etwas gestört werden, das er beim Tragen der Brille nicht sehen kann.[6]
Um kein verzögertes Bild zu erzeugen, was u. a. zur VR-Krankheit beiträgt, müssen VR-Headsets über wenig Latenzzeit verfügen. Nach einem Ingenieur von Valve sollte sie bei 7–15 Millisekunden liegen.[7] Ebenfalls sollte die Bildauflösung und Bildwiederholfrequenz entsprechend hoch sein.[8] Um beispielsweise die Pixeldichte und damit das grafische Empfinden eines modernen Bildschirms zu erreichen, benötigt eine VR-Brille eine vielfach höhere Auflösung, da die Displayfläche im Gegensatz zum Bildschirm auf ein Großteil des menschlichen Sehfeldes projiziert wird. Virtual-Reality-Headsets können nach längerer Nutzung ohne Pausen Kopfschmerzen, Augenschmerzen, Übelkeit und andere Symptome verursachen.[1]
Bekannte VR-Headsets
- 1990: Die NASA Virtual Interface Environment Workstation (VIEW), 1990 entwickelt in Zusammenarbeit mit VPL Research, Inc.[9][10] Die Brille wurde auch in der Dokumentation Hyperland gezeigt.
- 1994: Forte VFX1 von Forte
- 1995: Virtual Boy von Nintendo
- 2013: Oculus Rift von Facebook, Dive von Shogee
- 2014: Google Cardboard von Google LLC
- 2015: Samsung Gear VR von Samsung
- 2016: HTC Vive von HTC & Valve, PlayStation VR von Sony Interactive Entertainment, Google Daydream von Google LLC, Pimax 4K von Pimax
- 2017: Oculus Go von Facebook, mehrere Windows Mixed Reality-Brillen (darunter Samsung HMD Odyssey, Medion Erazer X1000, Acer HMD und Lenovo Explorer)
- 2018: HTC Vive Pro,[11] mehrere Windows Mixed Reality-Brillen (darunter Asus HC102, Dell Visor und HP Windows Mixed Reality Headset)
- 2019: Oculus Quest und Oculus Rift S von Facebook[12][13], Index VR von Valve[14], HTC Vive Pro Eye und HTC Vive Focus[15][16], Pimax 8K von Pimax, Nintendo Switch mit Nintendo Labo VR von Nintendo[17]
Einzelnachweise
- ↑ a b Virtual Reality und Gesundheit: Sind VR-Brillen schädlich? In: VR-World. 14. April 2017, abgerufen am 15. März 2019 (deutsch).
- ↑ Pocket-lint: Forget head tracking on Oculus Rift, Fove VR headset can track your eyes. 19. Mai 2015, abgerufen am 14. März 2019 (englisch).
- ↑ heise online: Kickstarter-Debakel: Virtual-Reality-Laufstall Virtuix Omni wird nicht nach Europa geliefert. Abgerufen am 15. März 2019.
- ↑ Eddie Makuch: Xbox One, PS4 "too limited" for Oculus Rift, says creator. In: GameSpot. 13. November 2013, abgerufen am 15. März 2019 (amerikanisches Englisch).
- ↑ Rachel Metz: Augmented Reality Is Finally Getting Real. Abgerufen am 15. März 2019 (englisch).
- ↑ Matthias Bastian: Wie viel Platz braucht Virtual Reality im ganzen Raum? In: News über VR, AR und KI | MIXED ~ Into Mixed Reality. 11. Dezember 2015, abgerufen am 15. März 2019 (deutsch).
- ↑ Kyle Orland: How fast does “virtual reality” have to be to look like “actual reality”? 3. Januar 2013, abgerufen am 15. März 2019 (amerikanisches Englisch).
- ↑ Leo Kelion: Sony VR helmet set for 2016 launch. 4. März 2015 (bbc.com [abgerufen am 15. März 2019]).
- ↑ https://www.nasa.gov/ames/spinoff/new_continent_of_ideas/
- ↑ https://archive.org/details/DouglasAdams-Hyperland/
- ↑ Tom Warren: A closer look at HTC’s new higher-resolution Vive Pro. 9. Januar 2018, abgerufen am 10. Mai 2019.
- ↑ Markus Böhm: Oculus Quest im Test: Der ideale Einstieg in die virtuelle Realität. In: Spiegel Online. 3. Mai 2019 (spiegel.de [abgerufen am 10. Mai 2019]).
- ↑ heise online: VR-Headset Oculus Rift S im Kurztest: Drei Schritte vor, drei zurück. Abgerufen am 10. Mai 2019.
- ↑ Valve Index VR - Release am 15. Juni, neue Details zum VR-Headset - GameStar. 2. April 2019, abgerufen am 3. April 2019.
- ↑ heise online: Vive Pro Eye: VR-Headset mit Eye-Tracking ausprobiert. Abgerufen am 10. Mai 2019.
- ↑ HTC Vive: Cosmos wird offenbar erweiterbares VR-Headset - Golem.de. Abgerufen am 10. Mai 2019 (deutsch).
- ↑ Labo VR: Nintendo Switch bekommt Virtual Reality aus Pappe - Golem.de. Abgerufen am 15. März 2019 (deutsch).