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Diese 6 Technologien denken Virtual Reality komplett neu

Michael Förtsch 07.05.2018 Lesezeit 10 Min

Derzeit zeigt Steven Spielberg mit Ready Player One eine atemberaubende Virtual-Reality-Fantasie. Vieles wirkt dabei fast schon zu futuristisch. Neue Technologien könnten dieses Spektakel jedoch durchaus Wirklichkeit werden lassen.

Die virtuelle Realität (VR) hatte einen holprigen Start: Bereits 1968 erfand der Harvard-Wissenschaftler Ivan E. Sutherland – der Erfinder des Grafikprogramms Sketchpad – das wohl erste Virtual-Reality-Headset. Ein wuchtiger Stirnreif baumelte schwer von einem Deckengerüst und trug daher den Namen The Sword of Damocles. Über zwei halbtransparente Kathodenstrahlbildschirme wurden simple Drahtgitterräume in das Sichtfeld projiziert, die sich mit dem Neigen und Drehen des Kopfes erforschen ließen.

Mehr als zehn Jahre darauf konstruierte Eric Howlett das VR-System Leep, dessen Headset bis heute als Blaupause für VR-Brillen fungiert. Leep und ähnliche VR-Experimente der 90er Jahre machten zwar kurz Eindruck, waren aber auch schnell wieder vergessen. Wer erinnert sich schon noch an Sega VR oder Sonys Glasstron ? Wegen solcher Pionierarbeit fanden digitale Scheinwelten über viele Jahre vor allem in der Science-Fiction einen festen Platz. Es prägte sich schnell eine Vorstellung, was Virtual Reality sein und leisten können soll.

Mit Oculus Rift, HTC Vive und PS VR kam die virtuelle Realität nun tatsächlich in die Hände von Gamern und Gamerinnen. Die VR-Brillen sind nutzerfreundlich, erschwinglich und Games wie Super Hot VR, Farpoint, The Climb und Elite: Dangerous sind deutlich mehr als nur Tech-Demos. Ebenso laden auch Google Daydream, Gear VR und Oculus Go zum experimentieren ein.

Besondere Aufmerksamkeit bekam die Technologie schließlich durch die Romanverfilmung Ready Player One, bei der eine VR-Welt im Zentrum steht. Der Film zeichnet die fiktive OASIS als bunte und grenzenlose Wunderwelt, in der jeder sein darf, wer er oder sie mag und über sich hinauswachsen kann. Die Virtual Reality wird zum vielfach futuristischen Sehnsuchtsort. Doch die Science-Fiction-Vision aus Ready Player One ist schon viel näher als es vielleicht scheint. Und diese Technologien sind dafür verantwortlich:

Virtual Retinal Displays

Bisher bleibt das Gefühl der Immersion bei VR-Spielen begrenzt. Vor allem da die Augen unter der Brille auf einen flachen Bildschirm blicken – egal, wie hoch die Auflösung auch sein mag. Genau dieses Problem sollen Virtual Retinal Displays angehen. Dabei werden die Bilder direkt auf die Netzhaut der Augen gezeichnet. Das Konzept geht auf den japanischen Entwickler Kazuo Yoshinaka zurück, der es bereits 1986 erdacht und entwickelt hatte. Die Vorteile? Schwere Linsen und Bildschirme wären hinfällig. Ebenso würden Auflösungen weit jenseits der Grenzen aktueller HD-Monitore möglich.

Aber vor allem wird mit Virtual Retinal Displays ein viel natürlicheres Sehgefühl möglich. Bei Augmented-Reality-Anwendungen wäre es möglich, virtuelle Gegenstände und Figuren tatsächlich nahtlos mit realen Umgebungen verschmelzen zu lassen.

Wie realistisch sind Virtual Retinal Displays? Die Technologie für sie befindet sich zwar noch am Anfang, aber sie existiert und ist nur eine Science-Fiction-Vision. Beim kurzlebigen Smart-Glasses-Projekt Vaunt nutzte Intel sogenannte VCSEL-Laserdioden, um Nutzern einen künstlichen Bildschirm einzublenden. Das Mixed-Reality-Start-up Magic Leap projiziert hingegen durch ein Linsengitter ein digitales Lichtfeld in die Augen der Nutzer. Das Unternehmen Avegant verspricht mit einem Headset und Spiegel-LED-Projektionstechnik ein Seherlebnis wie im Kino. In mehreren Jahren könnten derartige Retina-Projektoren die Bildschirme in aktuellen VR-Brillen ablösen.

Haptische Anzüge

„Kannst du das fühlen?“, fragt Art3mis in Ready Player One während sie mit Wade Watts tanzt und ihm über den Körper streicht. Ja, das kann er. Er trägt nämlich einen teuren haptischen Anzug, der die virtuelle Welt der OASIS erst wirklich erlebenswert macht. Durch diesen kann er Berührungen anderer Spieler wahrnehmen, den kalten Griff seiner Waffe erfühlen aber auch Verletzungen und Treffer spüren – und mehr. Ebenso scannt der Anzug seine Bewegungen und überträgt sie detailgetreu in die digitalen Umgebung. Virtual-Reality-Sex wäre damit ebenso möglich wie digitale Fitness-Kurse. Auch das klingt wie Science-Fiction, ist aber bereits in ersten Ansätzen Realität. Unter anderem dank Virtual-Reality-Handschuhen wie ManusVR und VRGluv. Durch sie können VR-Games auch einzelne Finger der Spieler erfassen. Und mit Vibrationsmotoren können sie rudimentär Oberflächenstrukturen und die Härte von Gegenständen simulieren.

Der noch in Entwicklung befindliche HaptX-Handschuh soll mit einem von Hohlräumen durchsetzten Gewerbe arbeiten, das mit Luft und Flüssigkeiten gefüllt wird. Dadurch soll er feinste Oberflächenstrukturen spürbar machen. Ein Erleben wie im Spielberg-Film verspricht der Ganzkörperanzug Telsasuit. Integrierte Sensoren erfassen den gesamten Körper. In das Material sind dazu über 120 Elektroden eingelassen, die elektrotaktile Impulse abgeben, die sowohl einen Windhauch, warmen Regen als auch einen Treffer aus einem Gewehr spürbar machen sollen. Diese Technik wird bislang primär in Bewegungs- und Nerventherapien eingesetzt – aber das kann sich schnell ändern. Spezielle Polster im Anzug sollen gleichermaßen warme und kühle Umgebungen imitieren. Prototypen wurden beispielsweise auf der CES 2018 gezeigt. Marktreif sein der Teslasuit 2019 sein.

Virtual-Reality-Metaversen

Was die Vision von Ready Player One so eindrucksvoll macht, ist die Virtual-Reality-Welt OASIS. Sie ist in der dystopischen Welt des Films der einzige Ort an dem Milliarden von Menschen noch Erfüllung und Erfolgserlebnisse finden. Hier zählen weder Herkunft, Hautfarbe oder Geschlecht. Die OASIS gestaltet sich nicht nur als einfaches Videospiel, sondern als durchgängiges Mehrspieler-Online-Metaversum, das unzählige Welten, Spieler, soziale Aktivitäten und Spielerfahrungen vereint – und dabei auch noch die Ökonomie der Realwelt beeinflusst. Gleich mehrere Entwickler arbeiten an derartigen Traumwelten.

In AltspaceVR können Spieler via Google Daydream, Oculus Rift, HTC Vive und Gear VR gemeinsam abhängen, in virtuellen Clubs tanzen, in Bars chatten, Vorträgen und Lesungen lauschen oder ein Appartement einrichten. Einen Schritt weiter geht noch VRChat für HTC Vive und Oculus Rift. Die App erlaubt es seinen Spielern, selbst gestaltete Avatare hochzuladen, Umgebungen und Spielinhalte zu kreieren. Mit seinen bereits hunderten Welten und wild gemischten Figuren erinnert VRChat tatsächlich im Ansatz an den anarchischen Popkultur-Mischmasch der OASIS.

Auch Second-Life-Macher Linden Lab will mit Sansar eine Art OASIS-Vorläufer schaffen. Seit 2014 ist das derzeit im Beta-Status nutzbare Virtual-Reality-Projekt in Arbeit. Sansar ist aus Dutzenden und teils äußerst weitläufigen Umgebungen zusammengesetzt, die – zumindest derzeit – von bis zu 35 Nutzern gleichzeitig erkundet werden können. Darunter: Nachtclubs, Sandstrände, fliegende Inseln, ein Star-Wars-Museum und auch die Werkstatt von A3ech aus Ready Player One. Noch ambitionierter soll Decentraland ausfallen: Die virtuelle Welt soll den Nutzern selbst gehören. Sie kaufen digitale Landstriche, die sie nach eigenem Gutdünken nutzen können. Dabei soll eine eigene Ökonomie rund um virtuelle Fahrzeuge, Gebäude, Kleidungsstücke und andere virtuelle Gegenstände entstehen – abgewickelt über eine eigene Kryptowährung und registriert in einer Blockchain. Hunderte Nutzer haben sich bereits zusammengetan, um eine Blade-Runner-Stadt zu bauen. Bereits in diesem Jahr soll Decentraland mit einem Mehrspieler-Prototyp starten.

Real World Awareness und Environment Mapping

Auf den ersten Blick wirken die Szenen in Ready Player One ziemlich albern, in denen Gamer mit VR-Brillen die Straße entlang stürmen oder in ihrer Wohnung über das Sofa oder hinter einen Kleiderschrank hechten. Aber tatsächlich greift Steven Spielberg hier existente Bemühung auf, die derzeit Entwickler von Augmented- und Mixed-Reality-Systemen verfolgen. Nämlich die Prinzipien der Real World Awareness und des Environment Mapping. Hierbei wird die reale Geographie und Infrastruktur nahtlos in Anwendungen integriert. Zu den ersten Anwendungen, die diese Idee bereits eingebaut haben, gehören die Einrichtungs-App Ikea Place oder das Game Smash Tanks!. Sie tracken via Kamera Wände, Möbel und Flächen.

Aufwendiger umgesetzt ist Real World Awareness bei der Microsofts HoloLens oder dem Industrie-AR-System von Meta. Zusätzlich zu einer Kamera ermittelt hier eine Tiefensensor die dreidimensionale Struktur eines Raumes und ermöglicht es beispielsweise, digitale Baupläne über reale Motoren zu legen oder ein Minecraft-Spielfeld aus einem Tisch wachsen zu lassen. Die Brille vom gehypten Augmented-Reality-Start-up Magic Leap soll die Umgebung nicht nur erkennen, sondern gleichsam auch 3D-Karten erstellen und damit Hindernisse und Möbel ad-hoc ins Spielgeschehen einbinden. Roboter sollen über reale Sofas klettern, ein Tisch als Deckung gegen Angreifer dienen und Tische zu Brücken über Lavaflüsse werden. Das kommt der Vision von Ready Player One schon durchaus nahe – selbst wenn es noch schwer vorstellbar ist, dass Spieler irgendwann wirklich gleichzeitig durch reale Städte und fiktive Schlachtfelder hetzen.

Treadmills

Optisch und akustisch eröffnet die Virtual Reality schon jetzt fantastische Welten. Doch deren Glaubhaftigkeit endet oft an den Grenzen der eigenen vier Wände. Kleine Wohnungen machen es schwer bis unmöglich, sich in gewohnter Weise zu bewegen. In VR-Games wie Batman Arkham VR springen Spieler daher virtuell von Ort zu Ort, gleiten wie in Eve: Valkyrie sitzend durch den Weltraum oder können im Job Simulator nur wenige Schritte hin und her laufen – bis sie das Kabel am Kopf zieht. Das Gefühl, eine Welt rundum erkunden zu können, kommt so nicht auf. Treadmills versprechen hier eine Lösung. Sie sollen Spieler unbegrenzt weit laufen lassen, ohne dass sie sich dabei vom Platz bewegen. Auf Kickstarter hatten die Entwickler des Virtuix Omni so über 1,1 Million Dollar eingesammelt. Hier spannt sich der Spieler in einen runden Rahmen und gleitet in speziellen Schuhen gleich einem Eisläufer über eine Kessel-artige Rutschfläche. Ähnlich funktioniert auch das System von KatWalk VR.

Ein natürlicheres Laufgefühl hingegen wollen die Entwickler des Infinadeck ermöglichen, das einem breiten Laufband gleicht, das wiederum aus parallel verlaufenden Mini-Laufbändern zusammengesetzt ist. Über Sensoren an den Füßen und dem Torso registriert das System die Position des Spielers und lässt die Bänder entgegen seinen Schritten ziehen. Bislang existiert das Infinadeck lediglich als Prototyp – und in einer Szene von Ready Player One. Die Entwickler haben derzeit noch mit Sensorlatenzen und der Reaktionsgeschwindigkeit der Bänder zu kämpfen, die dem Spieler bei einem plötzlichen Halt den Boden unter den Füßen wegziehen.

Was wäre die Alternative? Eine Kugel, in der sich Spieler wie in einem riesigen Hamster-Laufball bewegen. Git es bereits: Aber die britischen Erfinder von Virtusphere fertigen ihre 250 Kilogramm schwere und drei Meter durchmessende Installation nur auf Anfrage für professionelle Kunden wie Spielhallen, das Militär und die Polizei.

Neurorealitäten

In Virtual-Reality-Welten eintauchen ganz ohne Brille, Anzug oder Laufband? Genau das soll irgendwann in den kommenden Dekaden machbar werden. Ganz ähnlich wie in William Gibsons Neuromancer-Saga soll es irgendwann möglich werden, visuelle, akustische und taktile Reize direkt ins Gehirn einzuspeisen. Sie würden dadurch auf die gleiche Weise wie natürliche Stimuli verarbeitet. Die digitale Erfahrung wäre von der realen Welt nahezu nicht zu unterscheiden. Denn die Realität ist schließlich nicht mehr als elektrische Impulse, die vom Gehirn interpretiert werden. Als Neuroreality wird dieser unheimliche Traum einer digitalen Scheinwelt von Tech-Visonären bezeichnet.

Funktionieren soll das mittels Brain-Computer-Interfaces, die über Dioden im Gehirn eine Verbindung zwischen Rechner und Mensch schaffen – und somit auch neue Möglichkeiten eröffnen würden, wie Menschen lernen und Informationen austauschen. SpaceX-Gründer Elon Musk hat mit Neuralink ein Start-up gegründet, das eben diese Technologie bald vom radikalen Konzept in eine nutzbare Technologie verwandeln soll. Das gleiche gilt für Kernel, ein Start-up hinter dem der Investor Bryan Johnson steht.

Dem Tech-Visionär Ray Kurzweil zufolge würde eine derartige Schnittstelle bis zum Jahr 2030 massentauglich werden. Die Dioden im Gehirn würden dann durch Nano-Roboter ersetzt werden, die das Gehirn durchströmen und direkt an den Synapsen andocken. In die andere Richtung existiert die Neuroreality bereits jetzt: Das Start-up EMotiv arbeitet an einem Headset, das Spiele durch pure Gedankenkraft steuert.