Augmented und Mixed Reality: Beispiele, Anwendungen, Potenziale

2017 ist das Jahr, in dem AR (Augmented Reality) sein großes Comeback feiert und wir erklären, was es damit auf sich hat. Jan Tißler grenzt es in seinem Artikel von VR (Virtual Reality) ab, zeigt Beispiele, nennt Anwendungen und geht letztlich auch auf die Potenziale für die Zukunft ein.

HoloLens-Anwendungsbeispiel

Microsoft wettet im großen Stil auf Augmented und Mixed Reality. Hier ein Beispiel mit Autodesk als „holographischer“ Anwendung. (Foto: Microsoft)

Augmented Reality und Mixed Reality werden derzeit von vielen als Synonyme behandelt. Bei beiden Begriffen geht es darum, dass digitale Informationen und Objekte in unser Sichtfeld eingeblendet werden. Sie können zusätzliche Informationen liefern oder auch die physische Wirklichkeit um virtuelle Gegenstände ergänzen.

Manch einer sieht den Unterschied zwischen „Augmented“ und „Mixed“ darin, ob die digitalen Informationen einfach überlagert werden oder ob sie zu einem Teil der Umgebung werden. Die Definitionen sind allerdings generell noch im Fluss.

Im Gegensatz zu Virtual Reality ist man als Nutzer jedenfalls nicht von seiner Umwelt abgeschlossen, um voll und ganz in eine künstliche Umgebung einzutauchen. Vielmehr erweitert (= augmented) man seine Wirklichkeit, man mischt sie (= mixed) mit der digitalen Welt. Und das ist ein sehr wichtiger Unterschied.

Googles Projekt „Glass“ beispielsweise hatte die Informationen in einem abgegrenzten Bereich in der rechten oberen Ecke des eigenen Blickfeldes gezeigt. Allerdings könnte man hier streiten, ob man das heute noch als Augmented Reality ansehen würde. Denn an sich war es schlicht ein Heads-up-Display oder eben das „Handy im Brillengestell“. Google Glass hatte genau genommen kaum spezielle AR-Funktionen. Sprich: Die angezeigten Informationen hatten nur selten etwas mit dem exakten Ort zu tun, an dem man sich befand oder mit den Dingen, die man gerade sah. Vielmehr sollte es dabei helfen, nicht laufend das Smartphone hervorkramen zu müssen. Etwas anders stellt sich das bei der brandneuen Glass „Enterprise Edition“ dar, die gerade enthüllt wurde: Sie soll  im Büro, in der Werkstatt, in der Fabrik bei der Arbeit helfen. Das allerdings ist ein Markt, in dem Glass nun mit vielen anderen, teils seit Jahren etablierten Produkten konkurriert.

Microsoft wiederum möchte sein HoloLens-Projekt (siehe unten) als „Mixed Reality“ verstanden wissen, weil hier digitale Elemente weitgehend nahtlos in die Realität eingefügt werden: So kann man beispielsweise ein Wetter-Widget wie eine Wetterstation an einer bestimmten Stelle des Wohnzimmers platzieren. Egal, wo man sich im Raum befindet: Es bleibt an Ort und Stelle als ob man es wirklich an die Wand gehängt oder auf den Wohnzimmertisch gestellt hätte.

Apple wiederum setzt für seinen Vorstoß in den Markt ganz auf den bereits eingeführten Begriff „Augmented Reality“ und auch dort werden die Gegenstände und Informationen direkt mit der Umgebung verknüpft.

Insofern würde ich mich derzeit, Stand Sommer 2017, auf den Standpunkt stellen: Augmented Reality und Mixed Reality meinen dasselbe. Änderungen vorbehalten.

Vollkommener Unsinn ist es nebenbei bemerkt, Snapchats Video-Plastikbrille „Spectacles“ mit Augmented Reality in Verbindung zu bringen. Dieses „Spielzeug“ (CEO Evan Spiegel über sein eigenes Produkt) hat keinerlei AR-Funktionen. Trotzdem wird es immer wieder als Beispiel gebracht oder sogar in Überschriften genannt – die Brille ist eben gerade hipp und Snapchats PR-Fotos zeigen sie auf hübschen, unbekleideten, jungen Menschen. Da kann kaum ein Journalist widerstehen….

Natürlich kann es sein, dass Snapchat sich irgendwann einmal mit Augmented Reality beschäftigen wird. Die heutigen Spectacles aber haben damit rein gar nichts zu tun.

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Beispiele

Microsoft HoloLens

HoloLens-Produktfoto

Microsofts HoloLens ist nicht nur eine Brille, sondern hat den PC gleich mit eingebaut. (Foto: Microsoft)

Microsofts HoloLens ist ein Vorreiter und es ist ein interessanter Ausblick auf das, was Mixed Reality sein könnte. Zudem ist es ein Gerät, das man bereits ausprobieren kann.

Das Projekt ist äußerst ambitioniert. Die derzeitige Hardware sieht aus wie eine übergroße Skibrille, denn sie enthält zugleich den Computer. Hier sind also nicht wie bei vielen derzeitigen Virtual-Reality-Headsets Kabel zu einem PC notwendig. Den trägt man dafür zugleich mit sich herum.

Die derzeitige Version ist nur für Entwickler gedacht und hat ein eingeschränktes Blickfeld, in dem der Mixed-Reality-Effekt funktioniert. Solche Nachteile werden sich durch den technischen Fortschritt allerdings mit der Zeit von allein erledigen. Viel wichtiger für Microsoft ist es, dass Windows-Developer bereits heute an „holographische“ Versionen ihrer Apps denken. Denn Microsofts Vision geht über kleine verspielte Anwendungen hinaus. Das Unternehmen sieht hier stattdessen die nächste Evolutionsstufe der Benutzeroberfläche auf uns zukommen.

Einige Firmen haben HoloLens bereits versuchsweise im Einsatz, wie Adobe, Thyssen Krupp oder Air New Zealand.

Die nächste Version von Hololens soll deutliche Verbesserungen bringen, wird aber erst für 2019 erwartet. Das Ziel ist letztlich eine AR-Brille, die von einer handelsüblichen Brille nicht zu unterscheiden ist, wie diese Vision von Microsoft Research zeigt.

Magic Leap

Screenshot der Magic Leap Website

Das Startup Magic Leap muss noch zeigen, dass es den selbst aufgebauten Hype auch erfüllen kann. Hier ein Screenshot der Website.

Das Silicon-Valley-Startup Magic Leap ist so geheimnisumwittert wie umstritten. Sicher ist nur, dass man hier an einem Gerät arbeitet, das ähnlich wie Microsofts HoloLens funktionieren könnte. Die digitalen Inhalte sollen auch hier möglichst nahtlos in die Umgebung integriert werden. Laut der eigenen Patentzeichnungen strebt das Team eine Brille an, bei der Recheneinheit und Akku in zwei Kästchen ausgelagert werden, die man dann links und rechts am Gürtel trägt. Auf diese Weise will man wohl Hitzeprobleme umgehen, den Tragekomfort verbessern und zumindest auf den ersten Blick klein und kompakt erscheinen. Darüber hinaus ist der Kern von Magic Leaps „Magie“ wohl die Art und Weise, wie die digitalen Bilder ins Blickfeld gelangen.

Das Foto eines Prototypen machte vor einiger Zeit die Runde. Es zeigte einen klobigen Rucksack für die Recheneinheit und einen Akku, den die Person in der Hand hielt. Zwar ist es normal, dass solche Gerätschaften noch recht weit vom Endprodukt entfernt sein können. Fraglich scheint hier aber, wie schnell Magic Leap alle Elemente so weit verkleinern kann, dass daraus ein erfolgreiches Produkt wird.

Apple ARKit

ARKit Demo auf der WWDC 2017

Alasdair Coull von Wingnut AR zeigte auf Apples Entwicklerkonferenz WWDC 2017, was mit ARKit möglich wird. (Foto: Apple)

Bis zur Entwicklerkonferenz WWDC 2017 gab es von Apple in Sachen AR nur Gerüchte. Das Unternehmen hatte 2015 mehrere AR-Unternehmen aufgekauft, darunter auch Metaio aus München. Und CEO Tim Cook hatte sich zuletzt schwer begeistert vom Potenzial gezeigt. Im Juni 2017 ließ das Unternehmen dann die Katze aus dem Sack: ARKit heißt das neue Tool für Entwickler, mit dem diese ihre Augmented-Reality-Apps bauen können. Und das funktioniert wohl tatsächlich sehr schnell und einfach, wenn man ersten Rückmeldungen glauben kann. Der inoffizielle Twitter-Account @MadeWithARKit sammelt Beispiele.

ARKit funktioniert dabei mit zahlreichen bereits vorhandenen iPhones und iPads, ohne dass man zusätzliche Hardware bräuchte. Damit werde iOS über Nacht zur „größten AR-Plattform der Welt“, wie das Unternehmen gewohnt selbstbewusst erklärte. Tatsächlich setzt ARKit allein auf das Bild der Kamera und die Daten der eingebauten Sensoren, um die Umgebung und die eigene Position zu erkennen. Außerdem muss Apple seine Hardware und Software sehr aufwändig aufeinander eingestellt (kalibriert) haben, denn Fachleute sind von der Präzision der Ergebnisse bisweilen positiv überrascht.

In einem Fachvortrag dazu auf der WWDC 2017 wurde zugleich deutlich, dass dieses Vorgehen seine Grenzen hat: Es braucht unter anderem gute Lichtverhältnisse und erkennbare Strukturen im Raum. Außerdem versteht ARKit nur begrenzt die 3D-Struktur aller Gegenstände in dem Raum, in dem man es benutzt. Deshalb können virtuelle Elemente nicht von wirklichen Gegenständen verdeckt werden.

Wie gut diese erste Version funktioniert, wird sich letztlich zeigen, wenn die entsprechenden Apps für alle auf den Markt kommen. Eigene Hardware hat Apple hier in diesem Jahr noch nicht vorgestellt. Entsprechende Gerüchte gibt es dazu aber bereits eine ganze Weile. So arbeitet Apple laut Financial Times derzeit an fünf unterschiedlichen Prototypen für AR-Brillen. Zugleich kann man davon ausgehen, dass das kommende iPhone noch besser auf AR vorbereitet sein wird.

Ein interessantes Produkt könnte das „Mira Prism“ Augmented Reality Headset sein. Es ist im Grunde für AR was Google Cardboard für VR ist: Eine technisch unterlegene, dafür ungeschlagen preisgünstige Lösung. 149 US-Dollar soll es kosten, wenn es Ende 2017 auf den Markt kommt. Es spiegelt den Inhalt des Smartphone-Displays ins eigene Sichtfeld ein. Es funktioniert mit iPhone 6, 6s und 7.

Google Tango

Natürlich mischt auch Google bei AR mit. „Tango“ ist dabei aus Googles Ideenlabor „X“ hervorgegangen. Google setzt dabei ebenfalls auf Smartphones und Tablets als Geräte. Google Tango ist dabei kein Produkt, sondern eine Art Vorlage für Hardware-Hersteller sowie ein Set von Tools, um die Software umzusetzen. Solche speziell ausgetatteten Modelle sind bislang sehr rar. Exakt zwei werden derzeit auf der Tango-Website aufgelistet: das Lenovo Phab 2 Pro und das Asus ZenFone AR. Wollte Google so etwas wie ARKit für Android umsetzen, müsste das Unternehmen jedes Smartphone-Modell einzeln mit seiner Software kalibrieren – ein enormer Aufwand.

Facebook

Und wo Namen wie Apple, Google und Microsoft auftauchen, ist Facebook nicht weit. Das Unternehmen hat sich bekanntlich in großem Stil in den Bereich Virtual Reality eingekauft, als sie Oculus übernommen haben. Auf ihrer Entwicklerkonferenz F8 wurde 2017 aber auch deutlich, dass sie das Buzzword „Augmented Reality“ nicht unbeachtet vorbeiziehen wollen. Sie priesen die Kamera innerhalb von Facebooks Apps als die kommende AR-Plattform an. Das ergibt durchaus Sinn und hätte im Gegensatz zu anderen Lösungen den großen Vorteil, dass sie unabhängig von der Plattform funktioniert. Wie lebendig und bunt diese Plattform wird, muss sich allerdings erst noch zeigen.

Anwendungen

Wo aber liegen nun die praktischen Anwendungen für Augmented Reality? Einige Gedanken dazu:

  • AR kann neue Formen der Visualisierung liefern. Microsoft zeigt als HoloLens-Demo beispielsweise, wie Medizin-Studenten anhand der virtuellen Version eines menschlichen Körpers lernen könnten. Mehrere Personen können dabei um das „holographische“ Objekt herumwandern, sich austauschen und sich Details auch genauer ansehen. Eine ARKit-Demo wiederum zeigt die Mondlandung, in dem man den Mond in den Raum projiziert und man kann Apollo 11 beim Landen zusehen. Solche Visualisierungen haben den großen Vorteil, dass man sehr intuitiv mit ihnen umgehen kann.
  • Microsofts Vision geht davon aus, dass wir in Zukunft eine deutlich kompaktere Version von HoloLens die meiste Zeit des Tages auf der Nase haben werden – wie eine Brille eben. Ist das erfüllt, sind Informationen und virtuelle Objekte nicht mehr auf Displays beschränkt. Wir können sie aufrufen, ansehen oder auch fest im Raum platzieren so wie es uns gerade gefällt. Büros und Wohnungen könnten in Zukunft erstaunlich leer wirken, weil viele Gegenstände eben einfach nur noch virtuell vorhanden sind.
  • Haben wir die AR-Brille den ganzen Tag auf, erfüllt sich auch, was Google Glass ursprünglich leisten sollte: Dass das Smartphone in der Tasche bleiben kann oder vielleicht sogar ganz verschwindet. Alle Informationen lassen sich direkt ins Blickfeld einblenden und sie können sich sogar direkt an dem orientieren, was wir sehen.
  • Nicht zuletzt sind Spiele auch hier ein Feld, das viele Innovationen liefern könnte. Microsoft zeigte bereits die HoloLens-Version von Minecraft, die man direkt im eigenen Wohnzimmer spielt. Magic Leap zeigte in seinen Demos ebenfalls Spiele direkt im Büro. Und ein faszinierendes kleines ARKit-Projekt wiederum platziert eine Tür in eine Fantasie-Welt mitten in die Fußgängerzone (oder wo auch immer man sich gerade aufhält). Und auch bei Apples Präsentation waren Spiele ein wichtiges Beispiel.

Für die erste Generation, die bspw. dieses Jahr mit ARKit entsteht, sollte man noch keine atemberaubenden Revolutionen erwarten. Wir werden sicherlich einige interessante, nützliche und unterhaltende Anwendungen sehen. Aber bis hin zu einer Welt, in der AR und VR dominieren, ist es noch eine Weile hin. Aber es werden heute durchaus die Grundsteine gelegt für diese Zukunft.

Potenziale

HoloLens Promofoto

Dieses Promofoto von Microsoft zeigt, wie die Zukunft von Mixed und Augmented Reality aussehen könnte. (Foto: Microsoft)

Manch einer spekuliert, dass Augmented Reality und Virtual Reality letztlich zusammenwachsen werden. Die Vision sind hier Brillen, die wahlweise nur Teile der Wirklichkeit mit zusätzlichen Informationen und virtuellen Gegenständen überlagern (= AR) oder einen eben voll und ganz in eine künstliche Welt eintauchen lassen (= VR). Stellt sich noch die Frage, wie gut das technisch umsetzbar ist. Einfach wäre es mit AR/VR-Brillen, die ganz auf Displays setzen: Im AR-Modus würde man seine Umgebung dann durch die Kamera des Smartphones betrachten. Microsoft HoloLens und Magic Leap wollen hingegen die virtuellen Informationen und Objekte ins ansonsten ungestörte Blickfeld einblenden. Und eine Farbe lässt sich mit diesem Ansatz nicht abbilden: Schwarz. Denn nicht vorhandenes Licht kann man nicht ins Auge oder auf ein Brillenglas spiegeln. Wir werden erleben, welche Lösungen es hier geben wird.

Bis es soweit ist, bleiben Augmented und Mixed Reality auf der einen Seite und Virtual Reality auf der anderen Seite getrennte Technologien für unterschiedliche Anwendungsfelder. Und selbst wenn es kombinierte Headsets gibt, wird sich das kaum verändern. Nur die Übergänge könnten dann fließender sein.

Das interessanteste Potenzial von Augmented Reality ist sicherlich, dass es uns eine vollkommen neue Benutzeroberfläche liefern könnte. Es wäre wie schon angedeutet eine Welt ohne (sichtbare) Displays. Alles, was wir sehen und wissen wollen, wird stattdessen in unser Sichtfeld projiziert. Wir bräuchten dann nicht zwingend mehr Smartwatches, Smartphones, Tablets, Laptops, Fernseher, Projektoren und Leinwände.

Das befreit die Informationen und Anwendungen zugleich aus den Beschränkungen eines klar abgegrenzten Displays. Was immer wir sehen wollen, kann so groß gezeigt werden, wie wir wollen. Selbst unser Blickfeld ist keine Grenze mehr, wenn wir uns durch die App wie durch eine virtuelle Welt bewegen oder sich die Informationen an verschiedenen Orten im Raum befinden.

Man kombiniere diese Fortschritte mit Sprachsteuerung, Gesten- und Mimik-Erkennung sowie künstlicher Intelligenz und wir werden unsere Computing-, Internet- und Informationswelt nicht mehr wiedererkennen. Aber das wird sicherlich nicht in den nächsten zwei, drei Jahren passieren. Man denke aber einmal lediglich 20 Jahre zurück und wie sehr sich die Welt seit 1997 verändert hat.

Generell geht der Trend hin zum ubiquitous computing: Die Computer selbst werden unsichtbar, die Informationen und die Rechenpower stehen einfach zur Verfügung – wie Elektrizität oder fließend Wasser. Den Weg dorthin zeigen uns heute schon Smartphones und ihre ständige Verbindung zur nebulösen „Cloud“. Im nächsten großen Schritt verschwindet dann letztlich auch das Smartphone.

Die heutigen Anfänge sind bescheiden, aber sie sind bereits sichtbar. Der technische Fortschritt in den nächsten Jahren wird seine Wirkung entfalten. Und der nächsten Generation wird es dann vielleicht unglaublich altmodisch vorkommen, dass wir all diese Geräte und Displays brauchten.

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Fazit und Ausblick

Eines muss man zugeben: Das Thema Augmented Reality ist alles andere als neu. Mein UPLOAD-Artikel „Alles über Augmented Reality fürs digitale Publizieren“ ist erstaunlich aktuell, stammt aber aus dem Jahr 2010. Viele der Beispiele, die Firmen heute stolz zeigen, sehen mehr oder weniger exakt genauso aus wie die Beispiele, die ich schon vor sieben Jahren gesehen habe. Unsere erste Meldung zum Thema ist von 2009. Und zu „Virtuellen Welten“ hatten wir 2015 bereits eine komplette Ausgabe (deren Inhalte man hier kostenlos lesen kann).

Warum also ist AR plötzlich wieder so aktuell und viel diskutiert? Weil sich die Technik weiterentwickelt hat und es eben manchmal dauert, bis der richtige Zeitpunkt gekommen ist.

Virtual Reality sollte man ebenfalls nicht einfach abschreiben, nur weil es schon mehrere Anläufe gab. Die Zeit scheint mir reif und zum Weihnachtsgeschäft 2017 werden wir viele neue, preisgünstige Headsets sehen. Oculus will wohl gar ein VR-Headset für nur 200 US-Dollar auf den Markt bringen, das kein Smartphone und keinen PC mehr braucht.

Ähnlich bei AR: Smartphones sind heute alltäglich und zumindest modernere iPhones werden Dank Apples ARKit nun von Haus aus viele AR-Tricks drauf haben, die Programmierer vorher mühsam selbst entwickeln mussten. Das wird definitiv für sehr viel Schwung sorgen.

Trotzdem ist das nur der erste Schritt. Wirklich interessant und erwachsen wird AR nach meiner Einschätzung erst mit den passenden Brillen und Headsets. Andererseits gilt: Wie Pokemon Go gezeigt hat, sollte man das Potenzial von AR-Anwendungen auch heute nicht unterschätzen.

Artikel vom 01. August 2017