Avatare - deine virtuelle Identität

Ob als Navigator in den Weiten der virtuellen Welt, als virtueller Assistent in VR-Schulungen oder als unser digitaler Repräsentant in den beeindruckenden Welten von Videospielen – Avatare gibt es in unterschiedlichen Form mit jeweils ganz eigenen Einsatzgebieten. Mit diesem Artikel möchten wir euch dieses spannende Thema näherbringen und euch neben den unterschiedlichen Form von Avataren und ihrer Herstellung, Beispiele zeigen, in welchen Bereichen Avatare zum jetzigen Zeitpunkt bereits eingesetzt werden.

Definition

Avatare stellen eine künstliche Person, Grafikfigur oder Abbildung dar, welche Internetnutzern in der virtuellen Welt zugeordnet werden. Dabei dient sie als eine Erweiterung in den virtuellen Bereichen und kann je nach Art des Avatares eine große Ähnlichkeit mit uns selbst aufweisen.

Ursprung/Herkunft

Viele Quellen berichten Avatare fanden ihren Ursprung im Science-Fiction-Roman “Snow Crash” von Neal Stephenson aus dem Jahre 1992. In diesem Roman fliehen die verliebten Hauptcharaktere in das sogenannte “Metaversum”, welches einer Mischung aus Internet und Massively Multiplayer Online Role-Playing Game gleicht. In diesem Metaversum bewegen sich die Charaktere durch Avatare.  Obwohl der Begriff durch Neal Stephensons Roman stark an Popularität gewann, fand der Begriff schon im Jahre 1985 Anwendung. Zum ersten Mal in ihrem modernen, virtuellen Kontext definiert wurden sie im vierten Teil der erfolgreichen Fantasy-Rollenspielreihe “Ultima”, welche 1981 durch Entwickler Richard Garriott ins Leben gerufen wurde. In “Ultima IV – Quest of the Avatar” reflektierten und identifizierten die Spieler sich zum ersten mal mit den Handlungen und Entscheidungen des Hauptcharakters “Avatar”.Somit standen die Ideen und Entscheidungen des Avatars repräsentativ für den Spieler in der “realen Welt” und vertraten die Werte der realen Person hinter dem Charakter.

Möglichkeiten zur Erstellung von Avataren

Ebenso vielfältig wie ihre Form, sind auch die Möglichkeiten zur Erstellung von Avataren. Eine einfache und schnelle Methode der Erstellung sind Bilder oder Icons, welche aus einer vorgefertigten Bibliothek ausgewählt oder von einem Handy, Drive oder der Cloud hochgeladen werden können. Zweidimensional wird hierbei der digitale Vertreter dargestellt und kann als Identifikation für den Nutzer und andere Teilnehmer genutzt werden.

In eine ähnliche Richtung gehen auch Online-Charakter-Generatoren wie beispielsweise Getavataaars. Aus einer Auswahl vorgefertigter Komponenten wie Augen, Frisuren und Kleidung kann ein persönlicher Avatar erstellt werden. Dieser ist zumeist comichaft dargestellt und bietet durch eine begrenzte Anzahl von Kombinationsmöglichkeiten nur ein gewisses Maß an Individualisierung. Diese Form von Avataren wird bei Videospielen wie die Sims, World of Warcraft oder auch the Elder Scrolls verwendet, wo einem durch ein Charaktermenü die Möglichkeit gegeben wird die Figur begrenzt nach seinen eigenen Vorstellungen und Wünschen anzupassen.

Zufällig erstellte oder abstrakte Avatare bieten anders als realistische eine gewisse Art von Anonymität, da sie nicht zwingend auf realen Personen basieren und somit potenziell von jedem gespielt werden können. Ein großer Vorteil für alle, die die virtuelle Welt als Ablenkung vom realen Leben nutzen und keine Ähnlichkeit zu sich selber in ihrem Charakter wiederfinden oder bewusst in andere Rollen schlüpfen wollen.

Die Firma Pinscreen geht durch ihre Foto generierten Avatare einen spannenden anderen Weg. Aus einfachen Porträt-Fotos können durch fortschrittliche (oft Smartphone-basierte) 3D-Scantechnologie fertig geriggte, fotorealistische 3D-Avatare generiert werden. Diese Art der Avatare weisen durch ihre Foto-Grundlage eine höhere Ähnlichkeit mit der “realen Person” auf. Das führt dazu, dass sich die Nutzer viel mehr mit ihrem virtuellen “Counterpart” identifizieren können.

Pinscreens eigene KI-Technologie namens paGAN (photoreal avatar GAN) liefert, anders als andere Engines, ein komplettes Animation Rigg, welches mit 3D-Software wie Maya oder Blender kompatibel ist und somit die Animation der Avatare vereinfacht.

 

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Die Nutzer benötigen für die Erstellung von Avataren zwar keine technischen Kenntnisse, je nach Verwendungszweck müssen diese Avatare aber von technischen Experten für die Nutzung nachbereitet werden. Die einfache Kompatibilität mit Maya oder Blender stellt auch hier einen großen Vorteil dar.

Software wie Maya oder Blender kann aber nicht nur für die Nachbereitung eines Avatars verwendet werden, sondern bietet auch die Möglichkeit diese komplett zu erstellen. Da dieser Vorgang sehr viel Zeit in Anspruch nimmt und in vielen Fällen ebenfalls Referenzen in Form von Fotos benötigt, wird er zunehmend durch die oben genannten Möglichkeiten ersetzt.

Ein aktuelles Beispiel für 3D-modellierte Avatare ist das Projekt “Neon” von Samsung. Star Labs, eine Tochterfirma von Samsung, stellte auf der Consumer Electronics Show (CES) ihre KI-getreibene Lebensformen vor. Diese “Neons” seien virtuelle Wesen, die nach echten Models modelliert wurden und sowohl Emotionen als auch Intelligenz zeigen können. Sie basieren auf der von Samsung entwickelten Core R3 Engine, welche einzigartige Verhaltensweisen und Interaktionen kreieren soll.ie “Neons” sollen in Filmen, AR-Erfahrungen oder Smartphone-Apps eingesetzt werden.. Wir sind gespannt wie es mit diesem Projekt weitergeht.

Möchten  Nutzer oder Unternehmen ein lebensechtes Abbild als Avatar erstellen, gibt es aktuell nur die Möglichkeit einen Ganzkörper-3D-Scan vorzunehmen. Ein 3D-Scanner ist ein Gerät, welches zur Analyse eines Objektes oder einer Person verwendet werden kann. Dieser sammelt während eines Scans Daten über die Form, Gestalt und Aussehen der Person oder des Objektes und erstellt in wenigen Minuten ein computergestütztes 3D-Modell basierend auf dem physischen Objekt/der physischen Person. Momentan sind zwei unterschiedliche Arten des Scans möglich:“Photogrammetry” und “Structured Lights”. Bei Photogrammetry werden viele Fotos gleichzeitig von einem Objekt/einer Person  aus unterschiedlichen Winkeln gemacht. Diese Fotos werden im Anschluss durch einen Algorithmus zusammengeführt und ergeben so den Avatar. Bei den Structured Lights hingegen werden eine Reihe von Lichtmustern auf das Objekt gerichtet und messen die Form, Größe und Struktur des Objektes/der Person. Mittels Triangulation wird so ein genaues 3D-Modell erstellt. Beide Technologien können bei Bedarf auch kombiniert werden.

“IVBO-Prinzip” und “Uncanny Valley-Effekt”

Wie bei den 3D-Scans schon deutlich wird, erforschen Unternehmen die Erstellung von immer realistischeren Avataren, was unter anderem auf das IVBO-Prinzip zurückzuführen ist. “Illusion of virtual body ownership” beschreibt die Akzeptanz unserer virtuellen Gegenstücke und die Identifikation mit diesen. Spannend zu beobachten ist, dass Teilnehmer, die durch einen virtuellen Körper mit virtuellen Objekten interagieren müssen, ein höheres Präsenzgefühl haben als diejenigen, die mit einer traditionellen Benutzeroberfläche interagieren. Das hohe Maß an Realismus kann bei den Nutzern sogar zu Veränderungen des Verhaltens, der Einstellung und der emotionalen Beteiligung des für den Avatar verantwortlichen Benutzers führen.

Der Fokus auf Realismus ist auf der anderen Seite mit Vorsicht zu genießen, da bei zu realistischen Avataren der “Uncanny Valley”-Effekt auftreten kann. Ab einem gewissen Grad des Realismus, der aber eben doch noch kleine Unregelmäßigkeiten enthält –  sinkt die Affinität. Der Avatar wird als unheimlich und abstoßend wahrgenommen. Je höher das Level an Realismus von unserem digitalen “Counterpart”, desto weniger sind die Nutzer in den meisten Fällen bereit die Fehler der Figur anzunehmen bzw. über sie hinwegzusehen.

Anwendungsfelder für Avatare

Die unterschiedlichen Möglichkeiten zur Erstellung von Avataren bieten eine große Bandbreite an potentiellen Anwendungen. Ein paar interessante Anwendungen möchten wir euch gerne noch präsentieren.

 

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Gerade in der momentanen Situation, in der Videokonferenzen als Alternative zu physischen Treffen verwendet werden, kann es durch das Wegfallen von Körpersprache zu einer erschwerten Kommunikation mit dem Gegenüber kommen. Interaktive Workshop- oder Schulungsformate haben es so teilweise schwer, die Aufmerksamkeit der Teilnehmer auf die Inhalte zu fokussieren oder bestimmte Handgriffe bei beispielsweise technischen Aufgaben zu vermitteln. Abhilfe können hier z.B. Full-Body-Avatare in Verbindung mit Mixed Reality Systemen und neue immersive Möglichkeiten zur freien Bewegung schaffen.

Ein Beispiel wie so etwas zielführend in Bereichen wie “Schaltbefähigung in einem Umspannwerk” oder der “Sicherheit auf einer Baustelle” verwendet werden kann, ist das von uns entwickelte Possibl. Die Plattform für professionelle Virtual Reality Trainings und Schulungen im Arbeitsumfeld.

In Verbindung mit VR und AR können Avatare – richtig eingesetzt – eine große Kosten- und Zeitersparnis mit sich bringen. Statt Beispielsweise bei Konferenzen, die häufig im Business-Bereich mit einer Reise in eine andere Stadt verbunden sind, physisch vor Ort präsent sein zu müssen, bieten Avatare die Möglichkeit einfach seinen virtuellen Repräsentanten in VR zu schicken.

Avatare finden aber nicht nur im Businessbereich anschluss, auch leider oftmals vergessene Bereiche wie Gebärdensprache profitieren durch Avatare. SIMAX von der Firma Sign Time in Wien, verwendet Avatare für die automatische Übersetzung von Inhalten in Gebärdensprache. Ganze Nachrichtensendungen werden so visuell durch Avatare anstatt von echten Menschen übersetzt und können durch ihre einfache Erstellung eine Erhöhung der Zugänglichkeit von Informationen für gehörlose Menschen ermöglichen.

Fazit

Avatare – unsere virtuelle Identität – sind ein Paradebeispiel dafür, dass Technik ständig im Wandel ist. Täglich kommen die unterschiedlichsten Menschen auf geniale Ideen und Verbesserungen um sie für die Allgemeinheit ansprechender und effektiver zu machen. Mit 3D-Scans geht die Technik unserer Meinung nach schon in die richtige Richtung, jedoch setzen wir vermehrt auf Ganzkörper-Avatare, die die User selbstständig mit nur einem einzigen Profilfoto erstellen können. Dies ist die simpelste Methode mit erstaunlich guten Ergebnissen und sie ist massentauglich. Wir sind sehr gespannt, welche Möglichkeiten sich uns vielleicht schon in 5 Jahren bieten.

 

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BeitragsbildOculus

Oculus Quest 2 - Business Einsatz

21.Mai 2019 – Oculus veröffentlichte ihre revolutionäre Stand Alone Brille: Die Oculus Quest

Von Oculus selbst als VR-Spielekonsole positioniert, überzeugte das All-in-One-Gaming-System, welches zum Starten der VR Experience weder Kabel noch PC benötigt, unter anderem durch 6DoF-Tracking. Anders als bei der Oculus Go werden neben den für 3DoF üblichen Drehbewegungen, ebenfalls die translatorischen Bewegungen verfolgt. Das Headset registriert einfach ausgedrückt, ob sich der Benutzer vorwärts, rückwärts, seitlich oder vertikal bewegt.

Eine hohe Einsteigerfreundlichkeit bietete die Quest ebenfalls mit dem Verzicht auf externe Sensoren. Vier frontseitig platzierte Kameras übernehmen das Vermessen des Raumes und behalten die Position der Controller genau im Blick. Die „Insight“ genannte Tracking-Technik sorgte somit für ein befreiendes Spielerlebnis, ohne die Angst der Nutzer sich in den Kabeln zu verheddern.

Einen genauen Blick auf die technischen Eigenschaften der ersten Oculus Quest findet ihr Beispielsweise auf dieser Seite.

 

Fast Forward zum 13. Oktober 2020 – der offizielle Release der Oculus Quest 2

Nach dem großen Erfolg der Oculus Quest warteten die VR-Enthusiasten gespannt auf dieses Datum. Lange schon gab es vereinzelte Informationen über das neueste Modell und die Erwartungen waren groß.

Schon vor Release wurden jedoch einige negative Stimmen laut, welche den Zwang zum Facebook-Account der Quest 2 als sehr kritisch empfanden, da die Stand-Alone Brille nur mit einem Facebook-Account in Betrieb genommen werden kann. Einziger Vorteil: Derselbe Facebook Account kann hierbei für 2 oder mehr Headsets gleichzeitig verwendet werden, ohne dass Probleme auftreten sollen. Im Umkehrschluss bedeutet der Facebook-Zwang aber auch, dass Nutzer im Falle einer Deaktivierung sämtlichen Zugang zu ihren erworbenen Inhalten, inkl. gekaufter Spiele verlieren.

Neben den negativen Stimmen konnte die Oculus 2 vor und nach dem Release vor allem durch dem um 30-50% günstigeren Preis im Vergleich zu herkömmlichen autarken Headsets glänzen. Eine Auflösung von 1.832 mal 1.920 Bildpunkten pro Auge, was 50% mehr Pixel pro Auge im Vergleich zum Vorgänger entspricht oder die verbesserte Bildwiederholungsfrequenzrate von 72 Hz auf 90 HZ überzeugten ebenfalls die Nutzer. Das dadurch ermöglichte flüssigere Bild sorgt selbst bei längerer Nutzung für weniger Motion-Sickness.

 

Rheinenergie Arbeitssicherheits-Training Ergebnis (3)

Was  sagt die US-Presse zur Oculus Quest 2?

Die deutschen VR-Enthusiasten müssen sich derzeit leider aufgrund der vorübergehenden Verkaufspause in Deutschland noch eine Weile gedulden, bis Oculus auch hier in Deutschland den offiziellen Verkauf starten wird.

Die US-Presse veröffentlichte in den letzten Wochen schon interessante Reviews zur neuen Quest. Lucas Matney von Techcrunch schrieb in seiner Review „Die verbesserte CPU durch den Einsatz einer Snapdragon XR2 biete für Entwickler jetzt schon die Möglichkeit die visuelle Komplexität von VR-Titeln zu verdoppeln und die PC-Erfahrung leichter auf das Stand-alone Headset zu übertragen.“ Im Allgemeinen wünsche er sich mehr Inhalte, abseits von Gaming, wie man Sie beispielsweise von Smartphones kennt.  

Oculus selbst scheint dieses Potenzial gerade mit ihrem neuesten Modell nutzen zu wollen und bewegt sich mit ihrem im Jahr 2017 gestarteten Programm „Oculus for Business“ in genau diese Richtung.

Über Oculus Business sollen interne Arbeitsprozesse rund um VR organisiert werden. Ein Device Manager vereinfacht hier das Management vieler Brillen gleichzeitig und ermöglicht eine Installation von Anwendungen auf mehreren Brillen.

Hauptaugenmerk liegt bei „Oculus for Business“ bei der Unterstützung von Apps, die virtuelle Konferenzen und die Team-Arbeit unterstützen. Einen kleinen Ausschnitt wie genau solche Apps aussehen könnten, findet ihr in diesem kleinen Video:

Welche Vorteile bringt die Oculus Quest 2 und „Oculus for Business“ für eure Unternehmen

Wie ihr als Unternehmen mithilfe von neuen Technologien eurer Konkurrenz einen entscheidenden Schritt voraus sein könnt, zeigten wir bereits anschaulich in diesem Blogartikel.

Durch den Einsatz einer VR-Brille oder im speziellen einer Oculus Quest wurde eine kosteneffiziente, sicherer und effektive Methode gefunden Arbeitsabläufe testen zu können. Laut einer Studie des Capgemini Research Institut, durchgeführt von Mai bis Juni 2018 erreichte  Ford so einen 70 Prozentigen Rückgang von Verletzungen der Mitarbeiter, ebenso wie zu 90 Prozent reduzierte ergonomische Probleme, nachdem sie VR zur Erfassung der Bewegungen ihrer Mitarbeiter während der Montage von Ausrüstungen durch Bewegungssensoren einsetzen, um die Bewegungsabläufe neu zu gestalten.

Schon die erste Quest bietet für viele Unternehmen in den unterschiedlichsten Bereichen Möglichkeiten  nicht vor Ort anwesende Experten zu konsultieren, nicht einsehbare Komponenten digital betrachten zu können und den Nutzern eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zum besseren Verständnis der Arbeitsabläufe einzublenden.

Ein sehr interessantes Praxisbeispiel stellt das Unternehmen UConn Health dar, welche durch einen Einsatz von VR selbst in Krisenzeiten die Chirurgische Ausbildung zu youtubegarantieren 

Auch in medizinischen Bereichen bedeutet es für viele Ärzte oft „Practice makes Perfect“. In bestimmten Problembereichen müssen Assistenzärzte viele Wiederholungen meistens an echten Leichen durchführen. Diese Übungen sind jedoch sehr teuer und zeitaufwändig, weshalb diese wichtigen Übungen in den meisten Fällen nur einmalig durchgeführt werden können. Oculus und PrecisionOS entwickelten hierbei eine relativ kostengünstige Möglichkeit von medizinischen VR-Schulungen und Lernmodulen an.

Bei Nutzung solcher Anwendungen wird den VR-Brillen eine Menge an Leistung abverlangt um ein detailreiches Bild als Übungsgrundlage zu schaffen. In diesem Punkt könnte in Zukunft die neue und verbesserte Oculus Quest 2 Abhilfe schaffen. Ihr deutlich verbesserter Prozessor mit 50% mehr RAM, in Verbindung mit der besseren Auflösung von fast 2K pro Auge, ermöglicht ein merklich klareres Bild ohne Rucklern im Bildaufbau und eine so reale und hochwertige Lernumgebung wie noch nie.

Ein sehr passendes Praxisbeispiel aus unseren eigenen Erfahrungen ist die Arbeit im Hochspannungsbereich unseres Kunden Rheinenergie AG. 

Komplette Szenarien eines Umspannwerkes wurden für eine gefahrlose Übung auf mobil verwendbaren Brillen wie beispielsweise der Quest oder der Go realisiert und sorgten durch die daraus resultierenden für die geschulten Mitarbeiter in einer höheren Arbeitssicherheit.

In realen Einsätzen muss hierbei jeder Handgriff sowohl zum Eigenschutz, als auch zum Schutz anderer sitzen. Um ihrer Arbeit gefahrlos nachgehen zu können ist Fingerspitzengefühl von großer Bedeutung. Das benötigte realitätsnahe Gefühl wird bei der Oculus Quest 2 durch das Hand-Tracking umsetzbar. Hierbei können Anwendungen mithilfe von Inside-Out-Kameras – ganz ohne Controller – nur mit den Händen gesteuert werden, da sie die Position und Ausrichtung der Hände und die Anordnung der Finger erkennen kann. Eine vereinfachte Methode für ein besonders einprägsames Erlebnis von Fehlern während eines Trainings bietet das verfeinerte Vibrations-Feedback der Oculus 2. 

Jens von World of VR mit unserem Partner, der Rheinenergie

Fazit:

Noch gibt es für das neueste Modell aus dem Hause Oculus keine überragenden neuen Anwendungsgebiete im Business Bereich, auf welchen Sie für Unternehmen noch nie dagewesene Möglichkeiten erschaffen. Bereits genutzte Anwendungen in Bereichen wie z.B. der Arbeitssicherheit oder VR-Trainings profitieren jedoch ohne Frage von den Verbesserungen der Oculus Quest 2. Gespannt können wir aber in die Zukunft blicken, da stetige Updates und Verbesserungen in Zukunft vielleicht einen ganz neuen Weg ebnen könnten.

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Industrie 4.0

Was ist die Industrie 4.0?

Die Veränderungen, die in Industrie unter dem Einfluss von Digitalisierung, IT und Innovationstechnologien stattfinden, verbessern nicht nur die Qualität und Produktivität, sondern bestimmen auch die technologischen Prozesse und Geschäftsmodelle. Neue Ansätze, die erst mit Industry 4.0 zum Leben gerufen wurden, verändern fundamental die Arbeitsweise und definieren neu die Rolle, die Menschen in modernen industriellen Prozessen annehmen.

Durch Digitalisierung entstehen dramatische Folgen für die Wirtschaft. Dies bedeutet einen sozialen, kulturellen und technologischen Wandel, der die vierte industrielle Revolution markiert und als Industry 4.0 bezeichnet wird. Nach der ersten industriellen Revolution, die Nutzung von Dampfkraft für Maschinen entdeckte, durch Anwendung von Elektrizität bei Massenproduktion in der zweiten industriellen Revolution, setzte die vierte industrielle Revolution das fort, was die dritte Revolution mit Computern, IT und Automatisierung begann. Industry 4.0 ergänzt Computersysteme mit künstlicher Intelligenz, IoT, Big Data, Virtualisierung und umfassenden Kommunikationstechnologien, die nicht nur einzelne Systeme verbinden, sondern auch autonome Systeme schaffen, die durch Daten und maschinelles Lernen angetrieben werden.

Industrie 4.0 verbindet die reale Welt mit virtuellen Welten. Als Folge entstehen neue Cyber-Physische Systeme (CPS), die physische Objekte mit Daten und Intelligenz koppeln und in einem digitalen Ökosystem funktionieren. Roboter und intelligente Fabriken sind Beispiele der industriellen Transformation.

Industrie 4.0: Wandel für Produktion und Produkte

  • Industrie 4.0 erfordert sukzessive Automatisierung aller Produktionsprozesse, -phasen und Unternehmensbereiche:
  • Digitales Produktdesign
  • Virtuelle Modelle
  • Digitale Klone (digitale Kopien physischer Objekte), mit denen Spezialisten physische Eigenschaften analysieren
  • Zusammenarbeit von Managern, Ingenieuren und Designern an komplexen digitalen Projekten
  • Fernkonfiguration und automatische Selbststeuerungssysteme und -Geräte
  • Smarte Maschinen, Werkzeuge und Produkte

Auch nach der Fertigung müssen Hersteller nicht ihre Produkte vergessen, wie es im klassischen Modell der Fall war. Bei Bedarf können Hersteller ihre Produkte bei Kunden entfernt analysieren, konfigurieren und reparieren. Smarte Produkte sind auch in der Lage, sich selbst im Produktlebenszyklus zu managen und zu verbessern. So kann ein Produkt seine Einstellungen optimieren und die eingebettete Software durch das Internet aktualisieren. Smarte Produkte warnen ihre Nutzer über mögliche Ausfälle, Defekte oder inkorrekte Nutzung und machen Vorschläge, wie der Betrieb verbessert und die Produktlebensdauer verlängert wird.

Grundprinzipien von Industrie 4.0

Interoperabilität

Die Fähigkeit von Maschinen, Geräten, Sensoren miteinander über das Internet der Dinge (IoT) zu interagieren und mit Menschen zu kommunizieren.

Transparenz

Es werden digitale Kopien realer Objekte erstellt. Digitale Modelle ermöglichen es, mit dem digitalen Klon genau abzubilden und zu untersuchen, was am physischen Objekt passiert. Infolgedessen werden die vollständigsten Informationen über alle Prozesse physischer Systeme gesammelt. Dies erfordert die Fähigkeit, all diese Daten mit Sensoren zu erfassen und zu sammeln.

Unterstützung

Computersysteme besorgen die für Entscheidungen erforderlichen Daten und helfen Menschen, Entscheidungen zu treffen. Maschinen sammeln und verarbeiten Daten, um die gewonnenen Informationen zu visualisieren und zu präsentieren. Dieser Ansatz ermöglicht vollständigen Austausch von Personal durch Maschinen bei Durchführung gefährlicher Operationen oder in gesundheitsschädlichen technologischen Prozessen.

Dezentralisierung von Managemententscheidungen

Einige Entscheidungen können an cyber-physische Systeme delegiert werden. Die Automatisierung wird so vollständig gestaltet, wie es möglich und sinnvoll ist. Den Mitarbeitern wird die Rolle von Kontrolleuren zugewiesen, die in Notsituationen eine Verbindung herstellen können, um einzugreifen.

Obwohl sich Industry 4.0 noch weiterentwickelt, erkennen Unternehmen das Potenzial und die Chancen, die Industrie 4.0 mit sich bringt. Da der Mensch nicht wie früher als Konsument der IT fungiert, sondern mit den digitalen Prozessen integriert ist, stellt Industrie 4.0 erhöhte Anforderungen an den Bildungsgrad und die Qualifikation des Personals. Es ist eine wichtige Aufgabe von Unternehmen, die Kompetenz ihrer Belegschaft auszubauen und richtige Fachkräfte zu rekrutieren, um die Produktion und Geschäftsmodelle nach Industrie 4.0 zu gestalten.

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Spatial Computing

Was ist Spatial Computing?

Der Begriff Spatial Computing wurde im Jahre 2003 von Simon Greenworld geprägt. Er bezeichnet die Interaktion zwischen Mensch und Maschine. Dabei stellt die Maschine Verweise zu realen Objekten im Raum her und manipuliert diese. Große Fortschritte in diesem Bereich erzielten bisher die Unternehmen Microsoft und Magic Leap. Sie setzen auf räumliches Rechnen. Dabei werden physische Interaktionen wie Körperbewegungen, Gesten und die Sprache als Eingabemedium für die interaktiven und digitalen Mediensysteme genutzt. In den Bereich des Spatial Computings fallen die Bereiche Virtual Reality, Augmented Reality und Mixed Reality.

Definition von Spatial Computing

Die genaue Definition ist kompliziert, da es sich dabei um ein generelles Konzept handelt, dass sich auf eine große Anzahl an Technologien bezieht. Prinzipiell ist es das Spatial Computing, dass erklärt, wie der Mensch in die Welt der Computer eintreten kann, anstatt ausschließlich aus der Ferne mit ihr zu interagieren. Dadurch verschmelzen die reale Welt und die digitale Welt mehr, als es bisher möglich war.

Dieses Verschmelzen ist nur deshalb möglich, weil sich die modernen Computersysteme umfangreich weiterentwickelt haben. Der Computer ist nicht länger eine statische Maschine, sondern in intelligenten Brillen, intelligenten Lautsprechern, auf dem Smartphone mittels intelligenter Assistenten und im Smarthome verbaut.

Einsatzgebiete des räumlichen Rechnens

  • Das räumliche Rechnen ist ein komplexer technologischer Aspekt. Er definiert, wie mit der digitalen Landschaft interagiert wird. Spatial Computing kommt dabei in unterschiedlichen Bereichen zum Einsatz:
  • Im privaten Bereich beispielsweise bei Carsharing Apps, bei der Standortmarkierung in den Sozialen Medien oder bei AR Apps wie Pokémon Go vor.
  • Im medizinischen Bereich wird ebenfalls auf räumliche Computertechnologie gesetzt, wenn Krankheiten verfolgt werden.
  • Im Bereich Umwelt wird das Verhalten bereits ausgestorbener Arten berechnet.
  • In der Fahrzeugtechnologie, wenn das fahrerlose Auto über die Straße fährt und sich an den örtlichen Gegebenheiten orientieren muss.

Virtual Reality und Augmented Reality

In der Augmented Reality ist es möglich, die digitale Welt direkt mit der realen Umgebung zu verbinden. Ein Beispiel dafür ist die App eines Möbelgeschäfts, mit deren Hilfe ein Schrank direkt im eigenen Wohnzimmer platziert werden kann. Das hilft bei der Entscheidungsfindung und zeigt, ober der Schrank zum restlichen Mobiliar passt. Damit bietet sie die Möglichkeit, zwei Räume in einer Art und Weise zusammenzuführen, die ein besseres Verständnis für die einzelnen Komponenten schafft.

In einem größeren Maßstab kommt diese Technologie bei der Boeing zum Einsatz. Hier können Ingenieure mithilfe der AR feststellen, an welchen Stellen innerhalb des Flugzeugs eine Verkabelung notwendig ist. Dieser neue Workflow steigert die Effizienz der Installation und sorgt für einen Zeitgewinn von 30 Prozent im Vergleich zur traditionellen Installationsmethode. Gleichzeitig wird die Wahrscheinlichkeit für Fehler um 90 Prozent reduziert.

Anders verhält es sich mit der virtuellen Realität. Sie gibt dem Menschen die Möglichkeit, sich selbst in einer virtualisierten Umgebung einzubinden. Dadurch können Spiele in einem besonderen und aufregenden virtuellen Raum gespielt werden. Im Unternehmen kann die VR-Technologie beispielsweise für Schulungen oder das Qualifikationsmanagement eingesetzt werden. Fähigkeiten und Fertigkeiten können dadurch in einem sicheren, geschützten und kontrollierten Raum trainiert werden. Auch hier erhöht sich der Lerneffekt. Studien zu folge um 230 Prozent. Auch die Lerngeschwindigkeit wird um 20 Prozent erhöht, verglichen mit der Geschwindigkeit einer traditionellen technischen Ausbildung.

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Was ist Gamification?

Was ist Gamification?

Gamification bezeichnet den Vorgang, spieltypische Elemente in einem nichtspielerischem Zusammenhang einzubinden. Der Begriff wurde 2002 von dem britischen Spielentwickler Nick Pelling erfunden. Meistens wird Gamification mit dem Ziel eingesetzt, das Verhalten von Personen zu beeinflussen. Dabei kann es sich sowohl um einen Lerneffekt im Bildungskontext als auch um eine Motivationssteigerung innerhalb des Berufslebens handeln.

Wie wird Gamification eingesetzt?

Generell wird Gamification eingesetzt, um menschliche Bedürfnisse für spielerisches Lernen zu erfüllen und sie an ein Produkt oder einem Service heranzuführen. Die psychologischen Mechanismen, die durch Gamification erfüllt werden, sind die Freiwilligkeit, die festgelegten Regeln, die Entscheidungsfreiheit, der Konflikt und die anschließende Lösung. Sie stellen die Grundelemente eines Spiels dar und sprechen die menschlichen Bedürfnisse des Spielers an.

Erste Elemente der Gamification wurden im Unterhaltungsbereich und in der Werbung eingesetzt. Dort wurden sie in erster Linie eingesetzt, damit Unternehmen Kunden besser an sich binden können. Mittlerweile hat sich Gamification auch in anderen Bereichen verbreiten können und wird auf den Fitnessbereich, in der Bildung und im Online-Shopping eingesetzt. So wird in diesen Bereichen die Gamification eingesetzt, um Anwendungen und Prozesse, die eher als langweilig gelten, für den Nutzer interessanter zu gestalten. Beispielsweise ist das oft durch Umfragen, Steuererklärungen oder bei Kostenfragen der Fall.

Was sind die typischen Elemente von Gamification?

Typische Spielelemente in Anwendungen sind:

  • Auszeichnungen
  • Status
  • Bestenlisten
  • Belohnungen
  • Fortschrittsbalken
  • Ranglisten
  • Erfahrungspunkte
  • Erwecken von Neugierde

Fortschrittsanzeigen zeigen sichtbar und visualisieren, wie weit der Anwender mit seiner Arbeit ist und wie viel er von der Teilaufgabe noch erledigen muss. Die Transparenz der eigenen Arbeitsweise kann dabei zu einer Motivationssteigerung führen und der Mitarbeiter kann besser seine Arbeitsleistung einschätzen.

Bei Ranglisten kann der Anwender sichtbar die Fortschritte anderer Nutzer sehen, sodass es zu einem spielerischen Wettbewerb kommt. Der Nutzer möchte bei der Anwendung möglichst gut abschneiden und die direkte Interaktion und Feedback kann somit zu einer Leistungssteigerung führen.

Neben motivationssteigernde Effekte nutzen beispielsweise Unternehmen Quests. Sie werden oft in Form von Aufgaben und Rätseln bereitgestellt, um spielerisch den Mitarbeitern Fachwissen und Qualifikationen mitzugeben. Apps können heutzutage ebenfalls Fachwissen näherbringen. Sie sind einfach skalierbar und sprechen damit eine große Anzahl an Teilnehmern an. Nutzer können durch Apps heutzutage auf eine spielerische Art und Weise unter anderem Fremdsprachen lernen, kreative To Do-Listen erstellen oder Schlafgewohnheiten tracken lassen.

Wo wird Gamification eingesetzt?

Gamification wird in vielen verschiedenen Bereichen und zu unterschiedlichen Zwecken eingesetzt. Hauptsächlich wird Gamification immer nur dort eingesetzt, wo der Nutzer erst einmal keinen Spaß bei der Anwendung hat. Dazu gehören unter anderem die Vermittlung von Wissen und Bildung in Schulen oder Universitäten, bei der Mitarbeitermotivation und Mitarbeiterbindung in Unternehmen oder bei Umfragen in der Marktforschung. Jedoch wird sie auch in Programmen angewendet, die oft im Personal- oder Gesundheitsmanagement angewendet werden. Besonders bekannt sind virtuelle Assessment-Center, die Unternehmen in Bewerbungsprozessen anwenden.

Gerade im Bereich der Bildung wird Gamification zunehmend mit integriert. Die klassische Vermittlung von Wissen geht zunehmend zurück und es werden E-Learnings in Form von beispielsweise Online-Kursen oder Spielen angewendet. Bei erfolgreicher Aneignung von Lernstoff und Wissen werden die Anwender mit positiven Rückmeldungen und Belohnungen motiviert, sodass intrinsische Motivation und Lernerfolg oft Hand in Hand gehen. Das Besondere hierbei ist, dass die Nutzer durch die Kombination von kognitiver, sozialer und emotionaler Prozesse den Lernstoff wirksamer behalten können und das Gelernte später besser abrufbar ist.

Ist Spielen mit pädagogischen und wirtschaftlichen Zielen vereinbar?

Es gibt gegenüber Gamification einige Kritikpunkte. Kritiker werfen Gamification vor, dem Nudging zu unterliegen. Nudging bezeichnet eine subtile Verhaltensmanipulation, die aus Kritikersicht bei dem Anwender vollzogen wird. Ein weiterer Kritikpunkt ist die Unvereinbarkeit zwischen pädagogischem Lernen und dem spielerischen Lernen. Kritiker behaupten, dass der natürliche Prozess des Lernens abhanden käme und durch vorher festgelegte Prozesse Schüler zu Spieler und Lehrer zu Spielleitern umfunktioniert werden. Zudem werden Schüler zu Konkurrenten, was zu einer Wettbewerbssituation führen und somit die Lernatmosphäre abhandenkommen kann.

Der US-amerikanische Videospieldesigner Ian Bogost kritisierte zudem, dass Gamification dazu führen kann, dass die Spieleszene von Unternehmen ausgebeutet wird. Spiele sollten nach seiner Aussage zur Unterhaltung dienen und nicht zum wirtschaftlichen Zweck. Hinter vielen Anwendungen stehe ein Interessenkonflikt: Die Betreiber eines Online-Shops möchte beispielsweise möglichst viel Umsatz generieren, während der Nutzer das günstige Produkt kaufen möchte. Viele Betreiber möchten zudem in ihren Anwendungen viel Werbung integrieren und Links zu den Werbeprodukten einfügen. Die Anwender möchten hingegen möglichst wenig Werbung und dafür gute Inhalte sehen.

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Microsoft HoloLens

Microsoft HoloLens

Was ist die Microsoft HoloLens? Bei der Microsoft HoloLens handelt es sich um eine Mixed-Reality-Brille. Diese Brille erlaubt es dem Benutzer, interaktive 3D-Projektionen in einem realen Kontext darzustellen. Dazu wird ein sogenanntes Natural User Interface eingesetzt. Damit unterscheidet sie sich grundlegend von Modellen, die auf die Virtuelle Realität ausgelegt sind. Unterschieden wird zwischen zwei Versionen.

Die Development Edition ist explizit auf die Bedürfnisse von Programmierern ausgerichtet.

Die Commercial Suite hingegen richtet sich an Unternehmen und verfügt über zusätzliche Funktionen. In beiden Fällen ist weder ein Smartphone noch ein Computer für die interaktive Darstellung notwendig. Für den privaten Gebrauch ist keine Microsoft HoloLens verfügbar.

Die HoloLens verbindet die digitale Informationsebene mit der realen Welt

Die Microsoft HoloLens stellt einen freihändig steuerbaren Computer dar. Dabei kann mit hochauflösenden Hologrammen interagiert werden. Diese Hologramme sind freihändig steuerbar und verbleiben an den vom Benutzer definierten Positionen. Dadurch kann der Benutzer mit wie mit physischen Objekten interagieren.

Die projizierten Bilder werden auf der unteren Hälfte der Microsoft HoloLens eingeblendet. Dazu befindet sich im Visierteil ein Paar Kombinatorlinsen. Zusätzlich ist die Microsoft HoloLens mit Tastenpaaren ausgestattet, über die die Display-Helligkeit und die Lautstärke reguliert werden können. Die jeweiligen Tastenpaare weisen eine unterschiedliche Form auf, damit der Anwender sie während des Tragens eindeutig voneinander unterscheiden kann. An dem Brillengehäuse befindet sich ein Power-Button sowie unterschiedliche Anzeigen, die dem Anwender Auskunft über den Systemstatus und das Power-Management geben können. Diese können eingesehen werden, solange die Microsoft HoloLens nicht getragen wird.

Die Microsoft HoloLens setzt auf Cloud- und KI-Dienste von Microsoft

Das komfortable und immersive Mixed Reality-Erlebnis der Microsoft HoloLens muss notwendigerweise zuverlässig, schnell und skalierbar sein. Deshalb setzt das Gerät auf die Cloud- und KI-Dienste von Microsoft.

Anders als die Virtual-Reality Brille ist die HoloLens selbstständig lauffähig. Sie ist mit einer eigenen Recheneinheit ausgestattet, die durch das Betriebssystem Windows 10 betrieben wird. Das 3D Head-mounted-Display ist transparent, damit die Objekte der realen Umgebung weiterhin wahrgenommen werden können. Zusätzlich integriert das Display Sensoren und Lautsprecher. Sämtliche technische Elemente sind so ausgelegt, dass der Anwender jederzeit erkennen kann, ob die Informationen aus der realen oder der virtuellen Welt kommen. Gesteuert wird die HoloLens über Gesten, mit denen Objekte verschoben oder vergrößert werden können. Auch die Steuerung mittels Sprache und Kopfbewegungen ist möglich.

Ein ergonomisches Design für den Tragekomfort

Die HoloLens wird selbstverständlich am Kopf getragen. Sie ist mit einem Stirnband verbunden, das verstellbar und gepolstert ist. Dadurch kann sie in unterschiedlichen Winkeln geneigt werden. Um die Funktionalität der HoloLens nutzen zu können, wird das getönte Visier vor die Augen geklappt. Vor dem Einsatz ist sie auf den Augenabstand und die Sehschärfe des Benutzers zu kalibrieren. Durch die ergonomische Passform kann die HoloLens über lange Zeiträume hinweg getragen werden. Das ist notwendig, da sie den traditionellen Computer Arbeitsplatz ablöst.

Die integrierten 3D-Audio Lautsprecher sind so ausgelegt, dass sie die Geräusche des Umfeldes nicht eindämmen. Sie konkurrieren mit den Hintergrundgeräuschen, anstatt sie zu behindern. Das bedeutet, dass sie uneingeschränkt wahrgenommen werden können. Zusätzlich ist die Tonübertragung der Microsoft HoloLens so konzipiert, dass deutlich erkennbar ist, woher das Geräusch stammt. Dieses Klangerlebnis erlaubt eine uneingeschränkte Wahrnehmung auf der realen und der virtuellen Ebene.

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AR-Trainings: Effizientes Lernen mit Augmented Reality

Augmented Reality als zukunftsträchtige Technologie bietet großes Potenzial für Mitarbeiter-Trainings. Wie Hologramme die Lernbereitschaft steigern und die Qualitätssicherheit in der Autoproduktion erhöhen, erfährst du in unserem heutigen Artikel.

AR-Training – Was ist das überhaupt?

Unter Mitarbeiter-Trainings kann sich vermutlich jeder etwas vorstellen. Heute möchten wir euch zeigen, wie solche Trainings in Verbindung mit Augmented Reality noch effizienter werden. Wie das geht, möchten wir dir anhand eines Beispiels zur Bedienung von Maschinen zeigen. Im Vergleich zu einem klassischen Training können die Teilnehmer eines AR-Trainings viel schneller in die Praxis übergehen. Mit einem AR-Headset vor den Augen erscheint die zu bedienende Maschine als Hologramm im Raum. Die Teilnehmer können sich jetzt um die Maschine herumbewegen und sie von allen Seiten betrachten. Durch eine Geste mit der Hand erscheinen wichtige Infos zu den Maschinenteilen. Die Teilnehmer werden durch den Bedienungsprozess geführt und eine Stimme weist sie auf alle wichtigen Gefahren hin. Wenn sie später die echte Maschine bedienen, kann das AR-Headset sie weiterhin begleiten – indem es die Maschine erkennt und die Arbeitsschritte noch einmal mit wichtigen Hinweisen im Sichtfeld anzeigt. Fassen wir zusammen: Ein AR-Training unterstützt Teilnehmer dabei, eine bestimmte Situation realistisch zu üben. Dadurch sind sie optimal für einen sicheren Praxiseinsatz vorbereitet.

So machen AR-Trainings Sinn!

Zur Verdeutlichung haben wir zwei Beispiele von AR-Anwendungen im Business-Bereich für dich mitgebracht. So nutzt der Industriekonzern Thyssenkrupp beispielsweise das AR-Headset HoloLens bereits erfolgreich für die Wartung und Reparatur von Aufzügen. HoloLens unterstützt die Techniker dabei, Probleme zu finden und zu visualisieren. Das innovative Hilfsmittel ermöglicht Technikern freihändiges arbeiten und die Einblendung von hilfreichen Informationen in seinem Blickfeld. Augmented Reality soll hier Stress bei den Mitarbeitern reduzieren sowie deren Job sicherer und effizienter gestalten.

Der Automobilhersteller Audi nutzt Augmented Reality für die Qualitätssicherung in der Produktion. Prüfer sehen mithilfe eines AR-Headsets Hologramme mit wichtigen Prüfschritten. Das Headset erkennt außerdem relevante Bauteile, markiert sie und zeigt dazugehörige Prüfmaße an. Dadurch sollen die Prüfer keine Prüfschritte mehr vergessen und akkurater prüfen können. Einmal entwickelt, kann es in Ländern aller Welt zum Einsatz kommen und Mitarbeiter effektiver für Prüfungsabläufe trainieren.

Verschiedene Geräte für verschiedene Trainings 

Ein AR-Training kann mit verschiedenen Geräten durchgeführt werden – bei der Wahl unterscheidet man nach Anwendungsfall. Eine Möglichkeit ist die Teilnahme über ein Smartphone oder Tablet. Die Teilnehmenden starten über eine App die Kamera des Gerätes und sehen nun auf ihrem Bildschirm virtuelle Hologramme in der realen Umgebung. Der Vorteil hierbei ist, dass fast jeder bereits ein Mobilgerät besitzt und nichts zusätzlich angeschafft werden muss. Außerdem fällt den Nutzern die Bedienung über ein Mobilgerät besonders leicht, da sie das Gerät bereits gut kennen. Eine solche App lässt sich über App Stores leicht vertreiben. Ein weiterer Vorteil ist: Die Nutzer können das Gerät überall hin mitführen und auch unterwegs nutzen. Denkbar ist zum Beispiel auch die Nutzung bei Wartungs- oder Reparatur-Einsätzen von Maschinen. 

Eine andere Möglichkeit zur Teilnahme an einem AR-Training sind die bereits erwähnten AR-Headsets. Die Teilnehmer ziehen sie wie eine Brille auf bekommen in ihrem unmittelbaren Sichtfeld virtuelle Inhalte angezeigt. Ein klarer Vorteil hiervon: Die speziell für AR entwickelte Hardware ermöglicht anspruchsvollere Anwendungen und eine verbesserte Orientierung im Raum. Außerdem können die Nutzer mit einem Headset dank Sprach- und Gestenerkennung freihändig teilnehmen – wodurch die Erfahrung deutlich realistischer und immersiver wird. Ein Nachteil ist jedoch die Anschaffung der Geräte oder anfallende Mietgebühren.

Headset ist nicht gleich Headset

Wenn die Entscheidung auf ein AR-Headset gefallen ist, gilt es noch zu entscheiden, welches das sinnvollste ist. Es gibt Brillen, wie Google Glass, die lediglich ein kleines Display integriert haben. Diese sind eher für zweidimensionale Inhalte, wie Bilder und Schrift gedacht. Ein großer Bruder ist beispielsweise das komplexere Headset Microsoft HoloLens. Mit seinen zwei größeren Displays ermöglicht es die faszinierende Darstellung von realistischen 3D-Hologrammen im Raum.

Wann empfehlen sich AR-Trainings besonders?

Grundsätzlich lässt sich sagen, dass ein AR-Training besonders Sinn macht, wenn eine reale Umgebung eingebunden wird – Wie im Beispiel der Qualitätssicherung bei Audi. Ein AR-Training muss aber auch nicht an der direkten Maschine durchgeführt werden, sondern kann überall stattfinden. Die Teilnehmer können an einem Hologramm lernen, welches die jeweilige Maschine simuliert. So bleibt die Maschine im Trainingsprozess verschont und es werden Schäden durch Lehrlinge vermieden. AR-Trainings empfehlen sich außerdem besonders für Branchen, die in einem ständigen Wandel sind. Denn die Software kann höchst individuell an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden. Ein weiterer Faktor ist der Lernprozess – denn vor allem theoretische Inhalte lassen sich oftmals nur schwerfällig vermitteln. Augmented Reality kann hier sehr spielerisch eingesetzt werden und durch den erhöhten Spaßfaktor die Lernbereitschaft enorm steigern. 

AR-Trainings versus VR-Trainings

Trainings können auch in Virtual Reality (VR) durchgeführt werden. Ein VR-Training braucht keine spezielle Umgebung und kann deshalb immer ortsunabhängig durchgeführt werden. Für eine VR-Erfahrung ist jedoch ein Headset zwingend erforderlich. Als Entschädigung für die Anschaffung ermöglicht ein VR-Headset starke Immersion. In der virtuellen Realität lassen sich alle beliebigen Umgebungen und Elemente realitätsnah simulieren. Wie du bereits gelernt hast, funktioniert AR hingegen auch mit dem Smartphone oder Tablet und lässt sich dadurch besser skalieren. Da AR die reale Umgebung integriert, entsteht bei den Teilnehmern ein besseres Verständnis für die Größenverhältnisse – das ist jedoch nicht in jedem Fall notwendig.

Dein erster Schritt in Richtung AR-Training

Du überlegst AR-Trainings in deinem Unternehmen zu etablieren? Wenn du bisher ungeklärte Fragen hast oder eine Beratung wünschst, melde dich gerne bei den AR-Experten von World of VR – Wir freuen uns auf dich!

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Was ist ein Shader?

Was ist ein Shader?

Ein Shader ist ein Begriff aus dem Bereich der Computergrafik, bei dem es sich um ein Hardware- oder Software-Modul handelt, das ursprünglich für die Schattierung in 3D-Szenen verwendet wurde. Hierdurch konnte die richtige Menge an Licht, Dunkelheit und Farbe in einem Bild mit Rendering-Effekten sichergestellt werden. Auch für VR-Anwendungen werden Shader benötigt. In der heutigen Zeit können Shader eine Vielzahl an Funktionen erfüllen: Spezialeffekte in der Computergrafik, Nachbearbeitung von Videos (auch ohne Bezug zu Shading) oder auch andere Funktionen, die nichts mit der Grafik zu tun haben.

Welche Typen gibt es?

Es gibt 2D-Shader (auch Textures genannt), die für digitale Bilder benutzt werden können und die Eigenschaften von Pixeln modifizieren. Sie können am Rendering von 3D Geometrien mitbeteiligt sein. Unter diese Kategorie fallen Pixel Shader (ebenfalls Fragment Shader genannt), die Fragmente verändern und die Farbe, die z-Tiefe sowie den alpha Wert der Pixel beschreiben.

Eine größere Gruppe stellen die 3D-Shader dar. Hierunter fallen zum Beispiel Vertex Shader, die älteste und von den 3D-Shadern am häufigsten genutzte Art. Diese beschreiben die Attribute der Eckpunkte, zum Beispiel die Position, die Koordinaten der Strukturen und die Farben. Deshalb eignen sie sich für die geometrische Berechnung der dynamischen Bewegung von Objekten. So können zum Beispiel Fell, Lava oder Wassereffekte sehr gut dargestellt werden. Auch die Geometry-Shader gehören zu den 3D-Shadern und sind seit DirectX 10/OpenGL 3.2 dazugekommen. Diese können Polygondaten von einem Vertex-Shader erhalten und diese äußerst flexibel modifizieren. Einer der großen Vorteile des Geometry Shaders ist, dass er zu der bestehenden Szene noch weitere, vorher noch nicht vorhandene Geometrien einfügen kann. Der später mit Direct X11/OpenGL 4.0 hinzugekommene Tessellation-Shader verfeinert in zwei Schritten die Geometrie der beiden vorhergehenden Typen von Shadern (Vertex und Geometry) weiter.

Integration der Shadereinheiten

Bei den Shadereinheiten handelt es sich um eine integrierte Recheneinheit in der Rendering-Pipeline des Grafikchips. Aufgrund des steigenden Funktionsumfang in den letzten Jahren wurde der Unified Shader entwickelt, wodurch die Hardware der unterschiedlichen Shadereinheiten vereinheitlicht wurde. Dadurch wurde auch erreicht, dass dieselben Operationen von unterschiedlichen Shadereinheiten durchgeführt werden können, sodass der Grafiktreiber die Shadereinheiten gezielt einsetzen kann. Dadurch kann die Leistungsausbeute erhöht werden.

Die Grafikverarbeitungskette

Der Prozessor sendet Anweisungen und geometrische Daten zur Grafik prozessierenden Einheit auf der Grafikarte. Dann werden innerhalb des Vertex Shaders die Eckpunkte der Strukturen umgewandelt. Falls es einen aktiven Geometry Shader in der Grafik prozessierenden Einheit gibt, wird die Geometrie in der Szene teilweise verändert. Falls es auch einen aktiven Tessellation Shader gibt, können die geometrischen Daten in der Szene unterteilt werden. Die berechnete Geometrie wird trianguliert, das heißt in Dreiecke unterteilt. Die Dreiecke werden weiter zerteilt in Fragment Quads und diese werden mit dem Fragment-Shader modifiziert. Anschließend wird der Sichtbarkeitstest (Z-Test) durchgeführt und wenn dieser positiv ausfällt, erfolgt ein Schreibvorgang in den Framebuffer.

Programmierung

Die Programmierung der Shadereinheiten erfolgt in extra dafür entwickelten Sprachen, wie zum Beispiel Cg, GLSL (OpenGL Shading Language) oder HLSL (High Level Shader Language). Dieser Code muss vom Grafikkartentreiber für die Grafikkarte übersetzt werden, während eine 3D-Anwendung läuft.

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Virtual Reality Arcade

Was sind Virtual Reality Arcades / VR Arcades?

Arcade beschreibt im Englischen eine Spielhalle. Anders als im deutschsprachigen Raum handelt es sich dabei jedoch nicht in erster Linie um einen Raum, in dem Glücksspiel stattfindet. In Arcades stehen Videospiele und Spielautomaten im Mittelpunkt. Aus rechtlicher Sicht sind Virtual Reality (VR) Arcades weder als Spielhalle noch als Vergnügungsstätte zu bewerten.

Erste VR-Arcades gab es in Deutschland schon in den 1990er-Jahren, doch zu diesem Zeitpunkt befand sich die Technik noch in den Kinderschuhen, so bestanden sie nur kurze Zeit. Die erste deutsche Virtual Reality Arcade, die als solche auch heute so verstanden werden kann, hat im September 2016 das Nürnberger VR-Franchise „Virtuis“ eröffnet. Danach eröffneten in einigen weiteren deutschen Städten Virtual Reality Arcades, wie etwa das „Holocafe“ in Düsseldorf oder die „VR Lounge“ in Saarbrücken. 

Diese VR Arcades sind Einrichtungen, in denen Kunden gegen Entgelt Virtual-Reality-Headsets und andere Hardware und Peripherie für die virtuelle Realität (VR) nutzen können, um miteinander Spiele zu spielen. Bei VR-Spielen wird eine dreidimensionale künstliche Umgebung auf Computerspiele angewandt. 

Von VR-Spielen träumt man quasi schon, seit es Videospiele – und vor allem 3D-Spiele – gibt. Vor der Entwicklung der kompakten Technologie wurden für VR-Spiele Projektorräume oder mehrere Bildschirme verwendet. Die Steuerung von VR-Spielen kann eine Standardtastatur und -maus, Game-Controller oder Bewegungserfassungsmethoden umfassen. Komplexere VR-Räume können Laufbandböden oder ähnliche Methoden beinhalten, um den Nutzern das Gefühl von Bewegungsfreiheit zu verleihen und das Eintauchen in die virtuelle Umgebung zu ermöglichen. In anderen VR-Spielkonfigurationen kann der Benutzer auf einen begrenzten Bereich in der Umgebung eines Computers beschränkt sein, aber innerhalb dieses Bereichs freie Bewegungsfreiheit haben.

Mit dem technischen Fortschritt ist die Hardware für Virtual-Reality-Spiele so weit gereift, dass VR-Headsets ein großartiges Erlebnis mit geringer Verzögerung oder nur wenig „Motion Sickness“ bieten. Verzögerungen hatten in der Vergangenheit immer wieder für Probleme gesorgt und auch sind Nutzer oft seekrank geworden. Zu den auf dem Markt erhältlichen VR-Headsets gehören HTC Vive, Oculus Rift, Microsoft Hololens, Samsung VR, PlayStation VR und Google Cardboard. Die meisten dieser Geräte bieten bewegungsempfindliche Controller und einen Tracker, der mit dem Headset zusammenarbeitet. Einige bieten VR-Fähigkeiten im Raummaßstab, während andere für den Einsatz im Sitzen oder stationär konzipiert sind. 

Virtual Reality Arcade:

VR-Spiele sind aber nicht ausschließlich für die Unterhaltung gedacht und in Benutzung. Auch bei verschiedenen Arten von (kognitivem) Training und bei Virtual-Reality-Therapie kommen sie zum Einsatz. VR-Spiele unterscheiden sich von Augmented-Reality-Spielen, bei denen digitale Inhalte in die reale Umgebung des Benutzers integriert werden.

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Facebook Smart Glasses

Was sind Facebook Smart Glasses?

Facebook hat eine Partnerschaft mit dem italienischen Brillenhersteller Essilor Luxottica, dem Hersteller von Ray Ban, angekündigt. Demnach wollen die beiden Unternehmen 2021 in Zusammenarbeit ihre erste intelligente Brille auf den Markt bringen. Die Partnerschaft soll sich über mehrere Jahre erstrecken. Das teilte Facebook-Chef Mark Zuckerberg im September 2020 auf der virtuellen Konferenz „Facebook Connect“, der Online-Veranstaltung des Unternehmens für seine Virtual- und Augmented-Reality-Produkte, mit.

Die Facebook Smart Glasses sollen die Form des beliebten Wayfarer-Modells von Ray Ban haben und auch das Ray Ban-Logo tragen. Die Partnerschaft wird Facebook-Anwendungen und -Technologien zusammen mit den Marken von Luxottica und der fortschrittlichen Linsentechnologie von Essilor kombinieren, „um den Menschen zu helfen, besser mit ihren Freunden und Familienmitgliedern in Verbindung zu bleiben“, teilen die Unternehmen mit.

Smart Glasses ohne integriertes Display

Facebook und Essilor Luxottica ist zudem das Design wichtig, wie sie auch im ersten Werbeclip kommunizieren. Weitere Informationen hat Facebook bisher nicht mitgeteilt, außer dass die Smart Glasses ohne integriertes Display kommen sollen. Damit könnte sie weniger Google Glass ähneln, und eher der Snapchat-Brille Spectacles. Zur möglichen Anwendung sagte Zuckerberg aber, dass man sich mit der Brille beispielsweise Wegbeschreibungen einblenden, Musik in einem Plattenladen empfehlen und Hinweise geben lassen könne, falls man seinen Schlüssel verloren hat.

Die Smart Glasses stellen den ersten Schritt von Facebook in Richtung einer Augmented-Reality-Brille dar. Im Hintergrund soll das Unternehmen unter dem „Project Aria“ bereits am Prototypen einer AR-Brille arbeiten. Bis zum Marktstart dürfte es allerdings noch etwas dauern; die Kooperation rund um die Smart Glasses mit Ray Ban stehen zunächst im Mittelpunkt. 

Noch nicht da, wo sie sein wollen

Smart Glasses sind bisher noch nicht in der Gesellschaft angekommen. Das liegt unter anderem daran, dass sie nicht gerade alltagstauglich aussehen. Google hat die erste Google Glass schon 2014 auf den Markt gebracht, Snapchat im vergangenen Jahr die dritte Generation der Spectacles – doch beiden Produkten gelang der Durchbruch bis dato nicht. Während die smarte Brille von Google zwar am Endkunden-Markt gescheitert ist, konnte der Konzern sie jedoch für bestimmte Projekte an Partner-Unternehmen wie Volkswagen und DHL verkaufen. 

Smart Glasses nehmen in der Gesellschaft derzeit also lediglich eine geringe Rolle ein. Facebook könnte das mit einer Mischung aus interessanten technischen Möglichkeiten, einem attraktiven Design sowie einem guten Preis-Leistungs-Verhältnis in eine andere Richtung steuern. Es bleibt also abzuwarten, welchen Mehrwert die Facebook Smart Glasses neben den bereits existierenden technischen Geräten bieten und wie sie schließlich aussehen und heißen werden. Außerdem ist der Preis bislang nicht bekannt. 

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