Mehr als nur 3D-Kino: So funktionieren Virtual-Reality-Brillen

Für den 3D-Effekt erhält bei der VR-Technik wie bei 3D-Fernsehern oder -Kinos jedes Auge ein eigenes, leicht versetztes Bild, woraus das Gehirn einen räumlichen Eindruck erzeugt. Da sich das Display bei VR-Brillen sehr nahe am Auge befindet, werden zudem noch Linsen benötigt, die das Bild so brechen, dass es auf der Netzhaut scharf abgebildet wird. Gleichzeitig wird es vergrößert, und es entsteht ein sehr weites Sichtfeld fast ohne erkennbare Grenzen. 

Dadurch kommt es zur Immersion, dem Eindruck, sich mitten im Geschehen zu befinden. Dieses Gefühl ist allerdings nur von Dauer, wenn es möglich ist, sich innerhalb der virtuellen Umgebung umzusehen. Bei jeder Lageänderung des Kopfes muss also ein verändertes Bild gezeigt werden, damit das Umfeld scheinbar an Ort und Stelle bleibt. Die für dieses Headtracking notwendigen Daten liefern bei besseren Brillen spezielle Lage- und Bewegungssensoren. 

Einfache Modelle auf Google-Cardboard-Basis nutzen die im Smartphone verbauten Module, welche allerdings nicht auf VR-Anwendungen ausgelegt sind, was unter anderem zu Bildruckeln bei Kopfbewegungen führen kann. Um in der Parallelwelt auch die Hände benutzen zu können, gibt es zu vielen Headsets getrackte Handcontroller, die im virtuellen Raum als beliebige Gegenstände angezeigt werden können.

Es gibt überdies bereits Möglichkeiten, virtuelle Berührungen mehr oder weniger real auf den Körper zu übertragen, etwa durch spezielle Handschuhe oder Elektroden auf der Haut. Ein weiterer Aspekt, der eine wichtige Rolle spielt, ist die Fortbewegung im virtuellen Raum. In der Regel wird diese per Schalter bzw. Game-Controller realisiert, oder der Spieler bewegt sich nach dem Achterbahnprinzip kontinuierlich vorwärts. 

Ein besonders realistisches Mittendrin-Gefühl bietet die HTC Vive mit einem Tracking-System auf Laserbasis, welches ein Umhergehen des Nutzers in die virtuelle Welt überträgt. Es benötigt allerdings auch eine freie Fläche von mindestens 4 x 4 Metern und erfordert durch die vorhandenen Bewegungsgrenzen entsprechende Spielkonzepte.

 Außerdem muss die Vive wie auch Rift und PS VR per Kabel mit dem PC verbunden sein, was hier natürlich besonders stört. Eine kabellose Lösung wird allerdings kommen. Es gibt auch schon Konzepte, um räumliche Beschränkungen komplett aufzuheben, etwa mit Laufmaschinen, in denen der Nutzer trotz Gehbewegung auf der Stelle bleibt. Bis die Technik den Massenmarkt erreicht, wird es aber noch etwas dauern.

Oculus Rift und Playstation VR erkennen mithilfe von Kameras zumindest Positionsänderungen der Brille eines sitzenden oder stehenden Nutzers, was ein realistischeres Gefühl vermittelt, als wenn nur Neigungs- und Drehbewegungen des Kopfes in die virtuelle Realität übertragen werden.

Krank durch Gaming? 

Durch die VR-Technik sind viele neue Spielkonzepte denkbar, weil der Spieler nicht mehr nur Zuschauer ist, sondern interaktiv ins Geschehen eingreifen kann. Allerdings sind der Kreativität Grenzen gesetzt. Dafür sorgen zum einen die beschriebenen technischen Einschränkungen, zum anderen die Gefahr eines unangenehmen körperlichen Effektes: der Simulatorkrankheit. 

Sie kann beispielsweise entstehen, wenn die Augen eine Beschleunigung, Verzögerung oder Richtungsänderung wahrnehmen, das Gleichgewichtsorgan im Innenohr aber nichts davon feststellt. Durch diese widersprüchlichen Informationen kann es zu Symptomen wie bei der Seekrankheit kommen. Diese können sogar noch nach dem Absetzen des Headsets eine Zeit lang anhalten. 

Ein wichtiger Aspekt ist auch die Latenz. Das ist die Zeit, die die Hardware braucht, um bei einer Bewegung des Kopfes die jeweils neuen Bilder anzuzeigen. Diese sinkt mit steigender Bildwiederholrate. Oculus Rift und HTC Vive arbeiten mit 90 Hz, Playstation VR sogar mit 120 Hz. Mobile Brillen wie Gear und Daydream VR liefern nur 60 Hz, die nicht mehr allen Ansprüchen genügen. 

Grundsätzlich ist es besser, wenn VR-Programme auf grafische Details verzichten, statt die Framerate einbrechen zu lassen. Entwickler stehen also beim Design von VR-Anwendungen vor ganz neuen Herausforderungen