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Präsentation in VR

Virtual Reality – Sind VR-Brillen das bessere CAVE-System?

Die Implementierung von Virtual Reality (VR) Systemen zur Visualisierung von 3D CAD Objekten oder Räumen wird zunehmend in Unternehmen eingesetzt. Die Anwendung einer virtuellen Realität innerhalb von Geschäftsprozessen führt zu einer Optimierung eben dieser, ebenso wie zu einer signifikanten Kosten- und Ressourceneinsparung. Derzeit gibt es auf dem Markt zwei, am weitesten verbreitete Systeme, die CAVE (Cave Automatic Virtual Environment) und das HMD (Head Mounted Display) bzw. die VR-Brille. 

Beide Systeme lassen sich von Unternehmen und Forschungseinrichtungen zur Visualisierung von 3D CAD Dateien einsetzen. Häufige Anwendungsgebiete findet VR zum Beispiel in der Entwicklung von Autos und Flugzeugen, sowie beim Bau industrieller Anlagen und Gebäuden. Durch den Einsatz von Virtual Reality verändern sich die  Entwicklungsprozesse von Anlagen, Gebäuden und Maschinen maßgeblich, da mithilfe von CAD Systemen, 3D Visualisierung und Künstlicher Intelligenz (KI), schneller, effizienter und sicherer entwickelt werden kann, da durch diese Systeme Entscheidungsprozesse verkürzt werden und Berechnungen und Daten realitätsgetreu visualisiert werden können. 

Doch welche Unterschiede gibt es zwischen den beiden Systemen und welches von beiden eignet sich mehr für die Anwendung in der Produktion innerhalb verschiedener Branchen?

Die CAVE

Das Arbeiten in einer CAVE, Bild von IMSYS
Quelle: IMSYS Immersive Systems GmbH & Co. KG (https://www.imsys-vr.de/)

Die CAVE ist vergleichbar mit einer Höhle aus Glas, in welche die entsprechenden Daten hinein projiziert werden. Ähnlich wie in Platons Höhlengleichnis, nur das die Schatten auf der Höhlenwand aus der CAVE in die Realität getragen werden, um in ihrer Vollkommenheit im Licht der Welt zu erstrahlen.

Die CAVE ist eine Form der VR, mit der sich Daten räumlich visualisieren lassen. Die Geschichte der CAVE beginnt im Jahr 1992. Das System wurde von dem Kunstprofessor Daniel Sandin, dem Informatiker Tom DeFanti sowie der Informatikerin Carolina Cruz-Neira an der University of Illinois at Chicago entwickelt und erstmalig auf der SIGGRAPH der Öffentlichkeit vorgestellt. Ziel war es, VR hochauflösender und mit weniger Trackinganfälligkeit umzusetzen. Hierbei wurden die Position der Bildschirme so verändert, dass sich diese nun direkt nach außen in den Raum befanden. 

Die CAVE ist ein Würfel, welcher von 1 bis 6 Seiten mit 2-12 Beamern oder 3D LED Wänden bespielt wird, wodurch ein dreidimensionaler virtueller Raum im Inneren des Würfels entsteht. Dieser kann  zur Visualisierung von Digitalen Objekten oder Räumen genutzt werden, welche mittels einer leichten Brille und von mehreren Menschen begehbar ist. Digitale Abbilder können so von mehreren Personen gleichzeitig betrachtet werden. 

Der hohe Kostenfaktor und der Platzbedarf einer CAVE haben jedoch letztendlich dazu geführt, dass dieses System nur in großen Unternehmen und Forschungseinrichtungen eingesetzt wird. Weitere Anwendungsgebiete findet die CAVE in der Industrie und im Training, z.B. bei  Flugsimulatoren, Simulationen von digitalen Prototypen in der Automobilbranche oder in der Luftfahrt. Zu den namhaften Unternehmen, die die CAVE einsetzen, gehört unter anderem Volvo, um Autos im Designprozess zu analysieren und zu simulieren wie diese in einer realen Umgebung wirken. 

Das HMD

Arbeit in Virtual Reality

Das HMD nutzt eine Brille zur Visualisierung, durch die jedoch nicht hindurch geschaut werden kann. Eine HMD ist eine Brille mit welcher durch meist 2 Displays, eines pro Auge, und dem Tracking der VR-Brille im Raum eine Virtuelle Realität dargestellt wird.  Durch die Brille ist der Betrachter komplett von seiner Außenwelt abgeschnitten und taucht in die virtuelle Umgebung ein. 

Die Geschichte der HMDs beginnt mit dem Sword of Damocles (Ivan Sutherland, Quintin Foster, Danny Cohen) 1962. In den 80er Jahren ließen sich die HMDs durch das EyePhone von VPL (Jaron Lanier), welches zum Erkunden der ersten VR Software genutzt wurde, anwenden. Anfangs waren die Brillen noch sehr schwer und teuer, wodurch ein längeres Tragen nicht möglich war. Heutzutage sind die Brillen um ein Vielfaches leichter und vor allem bezahlbar geworden. Der Preis sank mit der Entwicklung der Oculus durch die Gründer Palmer Lucky und John Carmack, welche VR für PC Spiele entwickelten und somit VR auch für den Endkunden erlebbar machten. 

Um gemeinsam in einem Virtuellen Raum zu interagieren, braucht es bei der Nutzung von HMDs für jede Person einen Avatar zur Darstellung der jeweiligen Personen im Raum. Dies ermöglicht die ortsunabhängige Zusammenarbeit an 3D Daten. Vorteile der HMD ist ihr gutes Preis-Leistungsverhältnis, die Mobilität und Flexibilität. So lassen sich VR-Brillen gut zu Kundenterminen mitnehmen und standortübergreifend einsetzen.

In dem Bereich der VR-Brillen tut sich derzeit sehr viel, es kommen in regelmäßigen Abständen neue Produkte in Form von Headsets und Software auf den Markt. Die HMD’s bieten mit der Varjo XR-1, mittlerweile auch die zusätzliche Möglichkeit von zusätzlicher Augmented Reality (AR). Anfang Februar wurde mit dem Lynx R1 ein weiteres Mixed Reality (MR) Headset für Sommer 2020 angekündigt. 

Beide Systeme im Vergleich

Ein Vergleich von HMD und CAVE ist sowohl eine Frage des persönlichen Geschmacks sowie eine Nutzenanalyse hinsichtlich der jeweiligen Potenziale. 

Bei der Entscheidung für eines der beiden Systeme ist die Frage: Liegt der Fokus der Zusammenarbeit an 3D Daten darauf, an einem Ort zusammen zu arbeiten oder ortsunabhängig? Die CAVE ist ideal für eine ortsgebundene Zusammenarbeit, während die HMD besonders für dezentrale Teams durch ihre Flexibilität einen immensen Vorteil bietet, ebenso wie bei der ortsunabhängigen Kundenpräsentation von Prototypen. 

Die HMD besticht also vor allem durch ihre enorme Flexibilität für zahlreiche Anwendungsbereiche und benötigt keine ständige Entwicklung neuer Programme. 

Die CAVE wiederum stellt ein eindrucksvolles Renommee im eigenen Unternehmen dar. Zudem hat die CAVE  den Vorteil, dass sie nur kleine und sehr kompakte Brillen benötigt, welche den Träger nicht komplett von der Außenwelt isolieren und dadurch auch keine Avatare benötigt. Jedoch lassen sich mittlerweile HMDs für alle Bereiche, in denen bisher nur die CAVE eingesetzt wurde, mittels VR-Brillen ebenso anwenden. Derzeit sieht es also ganz danach aus, dass sich VR-Brillen am Markt durch ihre enorme Flexibilität, ihre vielfachen Anwendungsgebiete sowie ihrem niedrigen Anschaffungspreis durchsetzen werden. 

Ein spannende Entwicklung ist darüber hinaus die Verbindung beider Systeme, wie es zum Beispiel derzeit die Filmindustrie nutzt.  Hierbei wird mit einer weiterentwickelten CAVE und speziellen Bildschirmen gearbeitet, um Schauspieler in einer realistischen Umgebung darzustellen und nicht nur vor einem Green- oder Bluescreen. Szenen können zudem mittels VR-Brillen in einer Light Version vor Dreh betrachtet werden, was eine bessere Planung der einzelnen Sequenzen ermöglicht. 

Virtual Reality findet in vielen Bereichen ihre Anwendung, ich bin gespannt welche neuen Anwendungsmöglichkeiten in diesem spannenden Bereich noch auf uns zukommen.

Dieser Artikel ist am 17.02.2020 zuerst von Marvin Tekautschitz auf LinkedIn erschienen.

Marvin Tekautschitz, Co-Founder & COO.
written by
Marvin Tekautschitz
Marvin ist Co. Gründer von WeAre und Experte auf dem Gebiet der Virtuellen Realität.

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