Die Erkundung von virtuellen Welten

Die Spielfigur steigt von ihrem Karren ab. Hinter ihr ist die Landschaft bedeckt von dichtem Schnee. Vor ihr erscheint ein Drache und zerstört das Dorf. Doch es hört sich nicht richtig an. Der Ton kommt aus der falschen Richtung. Dank virtueller Realität wirken Videospiele immer echter.

Fraunhofer-Forscher arbeiten daran, dass auch der Klang sich immer realistischer anhört. Am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) in Erlangen hat das Medium Virutal Reality einen Schwerpunkt der Forschung eingenommen. Der Fokus liegt auf drei verschiedenen Aspekten: Audio, Lichtfeldtechnik und dem Holodeck.

Audio

Das Fraunhofer IIS in Erlangen; Foto: Adriano Dadamo

Das Fraunhofer IIS ist spezialisiert auf Audiodecoding und Sounddesign. Die wichtigste Errungenschaft des Instituts ist das MP3-Format, das heutzutage jedes digitale Speichermedium nutzt und bis heute für hohe Lizenzeinnahmen sorgt.. Damit eine einwandfreie Erfahrung in der VR stattfinden kann, muss das Bild mit dem Ton synchronisiert werden. Das Frauenhofer IIS animiert deswegen eine Szene 90 Mal die Sekunde. Somit kann jede einzelne Aktion ein passenden Klang zurückgibt.

Ein wichtiger Aspekt hierbei ist die binaurale Signalverarbeitung. René Dünkler, zuständig für das Marketing der Technologie- und Lokalisationsabteilung am Fraunhofer IIS, erklärt den Vorgang damit, dass ein Programm ein vorher animiertes 3D-Modell auf die Kopfhörer des Rezipienten sendet. Kopfhörer sind die bessere Wahl für ein VR-Erlebnis, erklärt Dünkler. Sie verteilen den Ton genauer, während Lautsprecher ihn für alle auswerfen.
Mit seiner Forschung umfasst das Institut mehr als nur ein Themenfeld. So nutzen die Wissenschaftler auch psychologische Ansätze in ihren Versuchen. Probanden mit einem VR-Headset laufen gezielt oder unbewusst in eine Richtung, jedoch gesteuert von den Forschern. Diese Methode nennt sich Redirected Walking. Weiterhin können Menschen mit Phobien dank VR-Technologie Hilfe erhalten. Das Fraunhofer IIS verwendet dafür eine selbstablaufende Videosequenz, welche sich den Problemen der Betroffenen annimmt, wie die Angst vor Menschenmengen, Spinnen oder engen Räumen.

Lichtfeldtechnik

Für all ihre Forschungen gibt es keine Pauschalantwort, wie viel Zeit sie in Anspruch nehmen, da VR noch ein junges Medium ist und sie jede Forschung individuell angehen, wie auch die Lichtfeldtechnik. Diese ermöglicht das Betrachten von verschiedenen Perspektiven und Blickwinkel in der virtuellen Welt, ohne an Eindrücken einzubüßen. Texturen und Objekte finden ihren Weg in das Programm entweder durch eine digitale Erstellung oder per Photogrammetrie. Bei diesem Vorgang fotografieren die Forscher ein reelles Objekt aus verschiedenen Blickwinkeln, um jeden Winkel abzudecken. Dieser Vorgang findet vor allem bei der Architektur statt. Die Technologie der Lichtfeldtechnik ist noch sehr jung und funktioniert Dünkler zu Folge nur im Labor, aber ist noch nicht geschäftsreif.

Holodeck 4.0

Die Samsung Gear VR; Quelle: Notebookcheck

Eine der größten Errungenschaften in Sachen VR des Fraunhofer-Instituts ist das Holodeck 4.0. Das Holodeck ist eine größere Halle, auf der bis zu 100 unabhängige Nutzer gleichzeitig eine riesige und virtuelle Welt erkunden können. Wie Stephan Otto, Geschäftsführer des Holodecks, erklärte, ist der Vorteil des Holodecks der, dass Nutzer wirklich laufen und  sich umschauen könne inklusive haptischer Objekte. Otto zu Folge nutzen sie hierfür die Programmiersoftware „Unity 3D Engine“, da diese zum einen kompatibel mit mobilen Endgeräten ist, zum anderen aber aufgrund der Community. Diese Engine findet  sich im Repertoire viele Entwickler wieder, weswegen ein Teil der Entwicklung von außen kommt. Die aktuelle Version des Holodecks ist Stephan Otto zufolge nicht mehr allzu weit von der Zukunftsvision des Holodecks von der Science-Fiction-Serie Star Trek entfernt, da mehrere Gruppen immer stetig am Holodeck weiterforschen.

Obwohl die VR-Technologie noch relativ jung ist, fanden bereits erstaunliche Fortschritte und Entdeckungen auf diesem Feld statt. Das Fraunhofer-Institut hat zu diesem Fortschritt beigetragen und setzt diese Arbeit immer weiter fort.

 

Website des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS.

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