Glossar

VIRTUAL REALITY GLOSSAR

Die häufigsten Begriffe rund um Virtual Reality.

Übersicht:

Accelerometer
Auflösung
Augmented Reality (AR)
Bildwiederholrate
Display
Fliegengittereffekt
Frames per Second (fps)
Gesichtsfeld (Field of View)
Gyrosensor bzw. Gyrometer
Immersion
Laser-Positionsmesser
Latenz
Magnetometer
Motion Sickness / Übelkeit bei VR-Anwendungen
Near Infrared CMOS Sensor
Pentile-Matrix
RGB-Matrix
Reprojection
Systemvorraussetzung
Tracking
Virtual Reality / Virtuelle Realität (VR)

 


Accelerometer

Der Accelerometer misst die Beschleunigung eines Nutzers.

 

Auflösung

Die Auflösung stellt die Anzahl der Pixel (Bildpunkte) eines Bildschirmes dar. Meist wird die Auflösung mit der Anzahl der Pixel in der Breite mal der Anzahl der Pixel in der Höhe dargestellt. Umso höher die Auflösung ist, desto schärfer ist das Bild für den Nutzer. Eine höhere Auflösung setzt aber auch mehr Rechenleistung voraus, wodurch es den Herstellern nicht einfach möglich ist die Auflösung beliebig zu erhöhen, ohne dass die entsprechende Hardware vorhanden ist.

 

Augmented Reality (AR)

Von Augmented Reality ist die Rede, wenn die Wahrnehmung der virtuellen Realität durch computergestützte Geräte erweitert wird. Dies kann z.B. sowohl mithilfe einer VR-Brille passieren als auch mit Hilfe einer Digitalkamera (z.B. Gesichtserkennung).

 

Bildwiederholrate

Die Bildwiederholungsfrequenz stellt die Anzahl der Bilder pro Sekunde dar, die ein Bildschirm wiedergibt. In der Regel wird diese Einheit mit Hertz (Hz) dargestellt. Bei den meisten Geräten lässt sich die Bildwiederholrate nicht ändern.

 

Display

OLEDs haben im Gegensatz zu LCDs eine wesentlich geringere Reaktionszeit. Somit ist „Low Persistence“ nur mit einem OLED Bildschirm möglich. Die Entwickler verzichten deshalb auf einen hochauflösenden LCD-Bildschirm und wechselten zu einem niedrigauflösenden OLED-Bildschirm, da die Vermeidung von Motion Sickness im Vordergrund steht.

 

Fliegengittereffekt

Wer die Entwicklung von Smartphone-Bildschirmen mitbekommen hat, der kennt diesen Unterschied wahrscheinlich schon: je mehr Pixel ein Display besitzt, desto weniger stören schwarze Ränder um die einzelnen Pixel. Als Faustregel galten lange Zeit 300 dpi (dots per inch, also Pixel pro inch Maßeinheit) als ausreichende Pixelmenge auf einem Display, damit schwarze Ränder nicht auffallen und eine klare Darstellung von Kanten möglich ist. Dieses Maß galt allerdings für den Betrieb eines Smartphones, wenn man es etwa 60 cm vom Auge entfernt betreibt – also auf bequemer Armlänge, was dem häufigsten Nutzungsverhalten entspricht. Bei einer Virtual-Reality-Brille allerdings befindet sich das Display (oder befinden sich die beiden Displays) sehr viel näher am Auge, was diesem wiederum selbst bei heute gängigen Pixeldichten bei kleinen Displays von 300 dpi an aufwärts ermöglicht, diese Ränder zu sehen. VR-Displays müssen daher für eine perfekte Darstellung über so viele Pixel wie nur möglich verfügen, was eine Herausforderung für die Miniaturisierung von Technik sowie für die grafische Leistung eines Computers oder einer Spielekonsole bedeutet. Der Fliegengittereffekt ist also ein bei VR-Brillen stets beachtetes Thema.

 

Frames per Second (fps)

Im Gegensatz zur Bildwiederholrate beschreibt „Frames per Second“ die Anzahl der einzelnen Bilder, die von der Grafikkarte und vom Prozessor berechnet werden können. Spiele mit einer sehr hohen Auflösung benötigen mehr Rechenleistung, sodass die Hardware weniger fps darstellen kann. Sinkt diese Zahl unter 30 wird das Bild nicht mehr flüssig dargestellt.

 

Gesichtsfeld (Field of View)

Das horizontale Gesichtsfeld eines Menschen liegt zwischen 180° und 200° und das vertikale Gesichtsfeld etwa 60° aufwärts und 70° abwärts – also 130° insgesamt. Man kann sich das menschliche Gesichtsfeld also als eine Art gequetschten Kegel vorstellen. Virtual-Reality-Brillen simulieren in der Regel nicht die Bewegung der Augäpfel, sondern nur die Bewegung des Kopfes, daher ist das verfügbare Gesichtsfeld in einer VR-Brille ein wichtiges Kriterium, das die Immersion, also das „Eintauchen“ in die virtuelle Welt, entscheidend beeinflusst. Stehen weniger als 180° horizontal und 130° vertikal an Gesichtsfeld zur Verfügung, so kann der Brillennutzer schwarze Ränder um das dargestellte Bild erkennen, wenn er die Augen bewegt. Somit wird dem Nutzer sofort unterbewusst klar, dass es sich nicht um ein „echtes“ gesehenes Bild handelt.

 

Gyrosensor bzw. Gyrometer

Der Gyrometer verwendet meist drei Sensoren (deswegen auch oft auf 3-Achsen-Gyrosensor genannt) um die Lage des Gerätes messen zu können. Eine Achse misst dabei das Vor- und Zurückneigen des Gerätes, ein zweites das Links- und Rechtsneigen und das letzte die Rauf- und Runterbewegung.

 

Immersion

Intensität der Akzeptanz der virtuellen Realität.

 

Laser-Positionsmesser

Durch den Laser-Positionsmesser können einzelne Gegenstände im Raum auf der VR-Brille angezeigt werden und so den Nutzer vor Hindernissen warnen.

 

Latenz

Die Latenzzeit stellt den Zeitraum zwischen dem Befehl bzw. der Bewegung eines Nutzer und der erkennbaren Reaktion des Bildschirmes dar.

 

Magnetometer

Der Magnetometer (auch Teslameter genannt) verfügt über Sensoren, die das Magnetfeld erkennen können. Somit kann die VR-Brille auch bei sehr schnellen Bewegungen die Orientierung nicht verlieren (vergleichbar mit einem Kompass).

 

Motion Sickness / Übelkeit bei VR-Anwendungen

Motion Sickness tritt auf, wenn Sinnesorgane getäuscht werden: Bei VR-Brillen taucht diese Krankheit vor allem deswegen auf, wenn die Bildwiederholrate, die Frames oder der Gyrosensor zu langsam reagieren. Die körperliche Bewegung reagiert schneller als das Gerät, wodurch das Gehirn widersprüchliche Informationen bekommt. Häufig reagiert der Körper mit einem Gefühl der Übelkeit darauf.

 

Near Infrared CMOS Sensor

Der „Near Infrared CMOS Sensor“ wird bei der Oculus Rift Brille verwendet. Es handelt sich dabei um eine externe Kamera, welche die Position vom Nutzer ermitteln kann.

 

Pentile-Matrix

Bei der Pentile-Matrix teilen sich zwei grüne und zwei rote Subpixel jeweils einen blauen, wodurch die insgesamte Anzahl der Subpixel bei einer Pentile-Matrix geringer ausfällt als bei einer RGB-Matrix, obwohl die Auflösung identisch ist.

 

RGB-Matrix

Bei der RGB-Matrix setzt sich ein Pixel aus drei Subpixel (grün, rot und blau) zusammen, wodurch die insgesamte Anzahl der Subpixel bei einer RGB-Matrix höher ausfällt als bei einer RGB-Matrix, obwohl die Auflösung identisch ist.

 

Reprojection

Diese Technik verwendet die Informationen des zuletzt dargestellten Bildes in Kombination mit der seit der Darstellung erfolgten Bewegung des Kopfes, um ein zusätzliches Bild „zwischenzuschieben“, bevor das nächste korrekt berechnete Bild eintrifft. Diese Methode kann zur Bildung von Artefakten (Bildfehlern) oder verzerrten Bildern führen.

 

Systemvorraussetzung

Eine fotorealistische Darstellung einer virtuellen Realität benötigt nicht nur ein gutes Headtracking, ein tolles, hochauflösendes Display, einen großen Blickwinkel – sondern auch eine hohe Bildqualität und eine hohe Bildwiederholrate. Der Computer oder die Spielekonsole muss in der Lage sein, genug Bilder in der Sekunde, sogenannte frames per second – oder kurz: fps – darzustellen und dabei auch noch ein grafisches Feuerwerk abbrennen zu können. Entwickler und Spieler gehen davon aus, dass erst die nächste Generation an VR-Brillen technisch soweit ausgereift sein wird, dass dem Auge zumindest eine 4K-Auflösung (auch als „Ultra HD“, „2160p“ oder anhand der Auflösung „3840×2160“ bezeichnet) bei einer technisch möglichen Bildwiederholrate von 120 Hz (120 Bilder in der Sekunde maximal) geboten wird. Das entspricht also der Bildinformation eines aktuellen 4K- Fernsehers, der auf die passende Größe geschrumpft und in eine VR-Brille integriert wird.

Sind aktuell leistungsfähige PC-Systeme mit einer Grafikkarte in der Lage bei fast allen aktuellen Spielen 120 Bilder in der Sekunde in Full-HD (1080p oder auch 1920×1080) darstellen zu können, so gilt dies nicht für 4K: Hier erreichen selbst Systeme mit einer Nvidia GeForce GTX Titan X nur in den seltensten Fällen überhaupt 60 Bilder in der Sekunde. Selbst mehrere Grafikkarten reichen nicht aus, um die fps dauerhaft jenseits der 120 aufrecht zu erhalten.

Mit den erwarteten grafischen Verbesserungen und dem zusätzlichen Rechenaufwand, bedingt durch die Simulation beider Augen, werden in Zukunft noch leistungsfähigere Systeme benötigt, um dem Leistungshunger von VR gerecht zu werden. Es empfiehlt sich daher ein leistungsstarker PC, um HTC Vive und Oculus Rift zu betreiben. Bei Project Morpheus ist dies irrelevant, da die PlayStation 4 als Plattform festgelegt ist.

 

Tracking

Das „Headtracking“ ist bei VR-Brillen ein sehr wichtiger Aspekt. Sensoren nutzen verschiedene Techniken, um die Bewegung des Kopfes des VR-Brillenträgers aufzuzeichnen und in der virtuellen Welt möglichst genau nachzuahmen. Zur Anwendung kommen dabei meist Kameras, welche von der VR-Brille ausgestrahltes, für das menschliche Auge unsichtbares Licht an definierten Punkten an der Brille erfassen und in Kombination mit eingebauten Beschleunigungssensoren so die Bewegung des Kopfes nachzuahmen in der Lage sind. Da solche Berechnungen und das Erfassen der Sensorwerte etwas Zeit benötigen, bevor die Bewegung in der virtuellen Realität umgesetzt ist, kann der Brillennutzer eine kurze Verzögerung wahrnehmen. Diese kann je nach subjektivem Empfinden als störend angesehen werden – Brillen wie die Oculus Rift jedoch versprechen fast verzögerungsfreie Bewegungsübertragungen. Diese Verzögerung wird auch oft unter dem Begriff „Input Lag“ beschrieben – dieser Begriff wird aber für viele Geräte gebraucht, so etwa auch für Eingabegeräte oder Monitore.

 

Virtual Reality / Virtuelle Realität (VR)

Es handelt sich dabei um eine virtuelle Welt, die versucht der wahren Realität möglichst nahe zu kommen.