Augmented Reality (AR)

Augmented Reality (AR), auf Deutsch erweiterte Realität, bezeichnet eine Technologie, bei der digitale Elemente in die reale Welt integriert werden. Im Gegensatz zu Virtual Reality (VR), die den Benutzer in eine vollständig digitale Umgebung versetzt, fügt AR zusätzliche Informationen oder virtuelle Objekte in die physische Umgebung ein. Durch die Verwendung von AR-Brillen, Smartphones oder Tablets können Benutzer diese überlagerten digitalen Elemente sehen und mit ihnen interagieren, während sie weiterhin ihre reale Umgebung wahrnehmen. 

Beim Scannen eines Grundrisses erscheint in diesem AR-Beispiel eine Zeichnung des Hauses.

AR fügt hier einer Landkarte, die gescannt wird, neue Informationen zu bestimmten Orten hinzu.

Was unterscheidet AR eigentlich von VR?

Der grundlegende Unterschied zwischen Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) liegt in ihrer Herangehensweise an die Realität. In der Welt der Augmented Reality wird die physische Realität um digitale Elemente erweitert. Nutzer interagieren weiterhin mit ihrer realen Umgebung, während zusätzliche Informationen, Grafiken oder virtuelle Objekte über AR-Geräte, wie z.B. Smartphones, in die reale Welt integriert werden. Es entsteht ein digitales Overlay, das die physische Umgebung anreichert und erweitert, ohne die Nutzer vollständig davon zu isolieren. Dies ermöglicht eine nahtlose Verschmelzung von digitalen und realen Elementen.

 

Im Gegensatz dazu zielt Virtual Reality darauf ab, die Nutzer vollständig von der realen Welt zu isolieren und sie in eine komplett künstliche, digitale Umgebung zu versetzen. Mit VR-Brillen bzw. -Headsets tauchen Anwender in eine immersive Welt ein, die von der realen Welt abgeschottet ist. Diese vollständige Immersion eröffnet ein breites Spektrum an Anwendungen, von virtuellen Reisen und Simulationen bis hin zu intensiven Gaming-Erlebnissen. VR erzeugt eine autarke Realität, die unabhängig von der physischen Welt existiert. Somit sind die wesentlichen Unterschiede zwischen AR und VR in ihrer Auswirkung auf die Realität zu finden: AR erweitert und bereichert sie, während VR sie durch eine vollständig neue, digitale Umgebung ersetzt. 

Begriffsunklarheiten? Hier wird es übersichtlicher:
AR Glossar
VR Glossar

Muss ich mir ein Gerät kaufen?

Nein, sehr viele AR-Angebote funktionieren einfach mit einem Smartphone oder Tablet, so lange das Gerät eine Kamera hat.

AR-Brillen werden immer häufiger

Neben AR fürs Handy haben VR-Headsets auch zunehmend AR-Funktionen, sodass man sie für beide Techniken nutzen kann.

Wie funktioniert AR mit dem Smartphone?

AR mit Triggerbild oder Objekttrigger

Hier muss man ein bestimmtes Bild (das kann z.B. auch ein Kunstwerk sein, ist also nicht vergleichbar mit einem QR-Code) gescannt werden oder ein bestimmtes Objekt. Das wird dann erkannt und löst AR-Inhalte auf dem Handy aus. 

Standortbasierte AR

Bei standortbasierten AR-Anwendungen werden AR-Inhalte abhängig vom eigenen Ort, also von Geodaten, bereitgestellt. Das ist spannend beispielsweise für Führungen, Rundwege und Navigation oder auch generell zur Anreicherung von z.B. historischen Stätten. 

Markerlose AR

Um diese AR-Inhalte anzuzeigen, muss weder etwas gescannt werden noch ein bestimmter Ort aufgesucht werden. Inhalte werden einfach nach belieben in die Umgebung gesetzt, in der man sich befindet. Testen kann man das, indem man z.B. Katze auf dem Smartphone googlet und auf 3D klickt. 

Was braucht man für AR?

Um AR zur nutzen oder selbst anzubieten, braucht man wenig Aufwändiges.

Technik

Um AR zu nutzen, braucht man ein Smartphone oder Tablet mit Kamera oder ein AR-Headset. Um AR-Anwendungen entwickeln zu können, braucht man darüber hinaus zumeist einen PC, an dem man die Inhalte erarbeitet.

Konzept und Anwendung

Bei der Nutzung muss man nur wissen, ob man eine App runterladen muss oder nicht. Manche AR-Inhalte kann man auch direkt über den Smartphone-Browser ansehen. Für die Entwicklung ist wichtig, zu entscheiden, welche Art von AR passen ist (mit Trigger, standortbasiert oder markerlos) und dann eine entsprechende Anwendung auszusuchen, die das leisten kann.

Inhalte

Über diesen Punkt muss man sich bei der Nutzung keine Gedanken machen. In der Entwicklung ist das aber als Zeit- oder Kostenfaktor einzurechnen, denn neben z.B. Texten oder 2D-Elementen wie Bildern wird AR besonders spannend durch 3D-Objekte und Animationen. Diese müssen erstellt oder erworben werden.

Glossar

Scannen

Scannen in der Augmented Reality bezieht sich auf den Prozess, bei dem ein Gerät, oft mit Hilfe seiner integrierten Kamera, Informationen über die physische Umgebung oder spezifische Objekte erfasst. Dieser Vorgang ermöglicht es der AR-Anwendung, die räumliche Umgebung zu verstehen, um darauf basierend digitale Inhalte präzise zu platzieren oder bestimmte Marker zu identifizieren. Das Scannen dient als Schlüsselkomponente, um eine nahtlose Integration von virtuellen Elementen in die reale Welt zu gewährleisten und eine immersive AR-Erfahrung zu schaffen.

Overlay

Der Begriff Overlay bedeutet zunächst nur Überlagerung, man kann es sich vorstellen wie ein Fensterbild, das die Aussicht überlagert, ohne sie zu verdecken. Ein Overlay in der Augmented Reality (AR) bezieht sich auf visuelle Elemente, die auf dem Bildschirm eines Geräts über die reale Welt gelegt werden. Diese digitalen Elemente können Informationen, Grafiken oder Animationen sein, die nahtlos in das Sichtfeld des Nutzers integriert werden. Das Overlay erweitert die physische Umgebung um digitale Inhalte, wodurch eine hybride Darstellung von realen und virtuellen Elementen entsteht.

 

Marker/Trigger

Ein Marker oder Trigger in der Augmented Reality (AR) ist ein vordefiniertes Bild, Symbol oder Objekt, das von einer AR-Anwendung erkannt wird und als Auslöser für die Platzierung von virtuellen Inhalten dient. Diese visuellen Erkennungszeichen dienen dazu, digitale Informationen mit realen Objekten zu verknüpfen und so eine präzise Verankerung von AR-Inhalten in der physischen Umgebung zu ermöglichen.

Simultaneous Localization and Mapping (SLAM)

Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) ist eine Technologie in der Augmented Reality (AR), die es einem Gerät ermöglicht, sich gleichzeitig in der realen Welt zu lokalisieren und eine Karte der Umgebung zu erstellen. Dieser komplexe Prozess ermöglicht es AR-Anwendungen, die Position des Geräts in Echtzeit zu bestimmen und digitale Inhalte präzise in die physische Umgebung einzublenden.

 

SLAM verwendet verschiedene Sensoren, wie beispielsweise Kameras oder Tiefensensoren, um die Umgebung zu erfassen. Durch kontinuierliche Erfassung und Analyse von visuellen Merkmalen wird eine Echtzeitkarte erstellt, während gleichzeitig die genaue Position des Geräts ermittelt wird. Diese Informationen ermöglichen es, digitale Elemente so zu platzieren, dass sie mit der realen Welt synchronisiert sind.

Gyro-Tracking

Gyro-Tracking bezieht sich auf die Verwendung eines Gyrosensors zur Messung der Drehbewegungen und Neigung eines Geräts. Dieser Sensor erfasst Änderungen der Ausrichtung und Rotationsbewegungen und ermöglicht so eine präzise Bestimmung der räumlichen Ausrichtung eines Geräts. In der Augmented Reality (AR) spielt das Gyro-Tracking eine wesentliche Rolle, um die Bewegungen des Geräts zu verfolgen und die AR-Inhalte entsprechend anzupassen. Der Gyrosensor besteht aus einem Mikrochip, der auf Drehbewegungen reagiert. Änderungen der Ausrichtung des Geräts werden durch die Erfassung der Drehrate gemessen. Diese Informationen werden dann von der AR-Anwendung genutzt, um die Bewegungen des Geräts zu interpretieren und die Darstellung der AR-Inhalte in Echtzeit anzupassen. So wird es ermöglicht, die Blickrichtung durchs Smartphone abzubilden, sodass man z.B. sich ein lebensgroßes Gebäude ansehen oder sich in einem simulierten Raum umsehen kann, als stünde man davor oder darin. 

Mixed Reality (MR)

In der Mixed Reality, also der gemischten Realität, werden Elemente von VR und AR miteinander verbunden. Simulierte Elemente werden in die eigene Umgebung geholt, statt sie aber nur zu zu überlagern, ist es wie bei VR möglich, auch mit den MR-Elementen zu interagieren. Als Darbietungsform von alternativen Realitäten ist MR aber noch verhältnismäßig selten und technisch nicht allzu leicht umzusetzen – neuste VR Headsets setzen aber bereits stark auf Techniken, die erlauben, die eigene Umwelt durch das Headset zugleich mit VR-Inhalten zu sehen. 

AR-Brille, AR-Headset

es gibt zwei Arten von AR-Brillen: 

Mixed-Reality-Brillen

Einige neure VR-Brillen wie z.B. die Meta Quest 3 oder die VR-Brille von Apple setzen verstärkt auf die Integration von AR-Optionen, sind also strenggenommen keine reine VR-Brille, sondern eine MR-Brille. Wenn man diese Headsets aufsetzt, kann man statt der komplett virtuellen Welt auch die eigene Umgebung anzeigen lassen, was meist durch Kameras als Bild im Headset simuliert wird. In diese Umgebung können dann AR-Inhalte eingefügt werden, mit denen man interagieren kann wie auch in der Virtual Reality. 

 

Genutzt wird das bspw. für Lernanwendungen, bei denen man am realen Gerät steht und in AR sieht, was man machen soll, etwa in der Industrie aber auch beim Klavierspielen, wo eine AR-Anwendung einem zeigen kann, welche Tasten zu spielen sind. Solche Anwendungen, wo man auch beide Hände frei haben muss, würden in Smartphone AR nicht funktionieren, da man dafür immer das Handy halten muss. 

Standalone AR-Brillen

Diese Art von Brillen ist noch nicht weit verbreitet und sehr teuer. Hier wird die Optik einer gewöhnlichen Brille simuliert, die Inhalte als Overlay anzeigen kann. Im Gegensatz zum VR-Headset ist die AR-Brille viel leichtgewichtiger. 

 

Ein Beispiel ist die Hololens von Microsoft. Aufgrund enorm hoher Preise findet diese Technik momentan allerdings fast nur z.B. in der Großindustrie Einsatz, wo eine AR-Brille den Prozess der Einarbeitung begleiten kann.

Extended Reality (XR)

Extended Reality (XR) ist ein Überbegriff, der alle immersiven Technologien meint, also ein Dachkonzept für Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR) und Mixed Reality (MR). XR erweitert die Grenzen der realen Welt, indem es digitale Inhalte nahtlos in die physische Umgebung integriert oder Nutzer in komplett virtuelle Welten versetzt. Die Bandbreite von XR umfasst somit das gesamte Spektrum von rein virtuellen Erfahrungen bis hin zu Anwendungen, die digitale Elemente mit der realen Welt kombinieren.