Schild in einer Werkhalle mit der Aufschrift Googles must be worn

Augmented Reality – Daten visualisieren wie Tony Stark Teil 1

Viele lieben die Szenen, in denen der Marvel-Held Tony Stark von seinem “Buttler” J.A.R.V.I.S. digitale Informationen direkt vor seinem Auge visualisieren lässt. Er lässt sich die Nachrichten zeigen, browst etwas im Netz und designt nebenher ein neues Gadget für seinen Iron-Man-Suit. Sofort schießt einem der Gedanke in den Sinn: “Wow, wie wäre das wohl, wenn ich so eine Technologie bei mir zu Hause hätte?” Das ist Zukunfts-Musik? Nein, nicht seit den neuesten Entwicklungen auf dem Gebiet der Augmented Reality! Erfahrt in unserem zweiteiligen Blog-Beitrag, wie Augmented Reality funktioniert und was es für spannende Projekte mit dieser Technologie gibt.

Modell des Körpers wird mit einem Tablet betrachtet, das zusätzliche Informatioenen einblendet.

Medizinstudenten können durch die Augmented Reality ihre Lernerfolge verbessern.

Was ist Augmented Reality?

Stell dir vor, du stehst in einer fremden Stadt in der Fußgängerzone einer Straße mit einigen schicken Restaurants. Du hast Hunger und würdest gerne wissen, welches dieser Restaurants deinen Wunsch nach einem guten Gericht am Besten erfüllen kann. Anstelle jeden Eingang abzuklappern, um dort die Menüs zu studieren, nimmst du einfach dein Smartphone in die Hand und schaust dir die Restaurants durch die Kamera an. Schwubs erhältst du zahlreiche Informationen, wie Preisklasse, Bewertung, Angebot und Bilder von der Einrichtung präsentiert. Das ist Augmented Reality!

Augmented Reality erweitert die reale Welt um digital zugängliche Informationen, die Entscheidungen erleichtern, Arbeitsabläufe beschleunigen oder einem im Alltag helfen. Den Begriff der “Augmented Reality” gibt es seit 1990.  Er wurde vom Boeing Mitarbeiter Tom Caudell eingeführt und beschrieb ein Device, das Arbeitern in der Werkhalle zur Verfügung stand, um auf einem Display zusätzliche Informationen über aktuelle Montageaufgaben zu liefern. Diese Technologie erlaubte Änderungen im Arbeitsablauf schnell zu kommunizieren.

Viele Forschungseinrichtungen beschäftigten sich mit dieser vielversprechenden Technologie und im Jahr 1997 präsentierte die Columbia University in New York das erste mobile Augmented Reality System (kurz MARS). Auf einem großen Display, das an einem klobigen Helm befestigt war, konnte die Person, welche über den Campus lief, nützliche Informationen zu den Gebäuden anzeigen lassen. Gespeist wurde das Display von einem Notebook, das sich der Besucher auf den Rücken schnallen musste.

Im Video ist zu sehen wie Augmented Reality die reale Welt erfasst und diese mit manipulierbaren Objekten, Texten, Fotos, Videos und Grafiken ergänzt. Dafür ist im optimalen Fall kein zusätzliches Device notwendig, denn AR kann mit der aktuellen Hardware von Smartphones berechnet und dargestellt werden. Es gibt aber auch AR-Gadgets, wie die Google Glasses.

Dies sind weitere Anwendungsgebiete für Augmented Reality:

  • Assistenzsysteme für Reparaturen und die Montage
  • das Militär kann Befehle schneller kommunizieren und Informationen über gefährliche Zonen auf dem Schlachtfeld sowie Ziele visualisieren
  • Konstruktionszeichnungen können sofort visualisiert und mit international verteilten Teammitgliedern in Echtzeit verbessert werden
  • digitale Games in der realen Welt (Pokemon Go)
  • Einrichtungsplanung und Architektur
  • Displays, die beim Autofahren Informationen zu Staus, Wegführung oder Verkehrsregeln liefern

Dabei passiert es schnell das Augmented Reality mit Virtual Reality verwechselt wird. Was der Unterschied zwischen diesen beiden Technologien ist, erfährst du in unserem Blog-Post zur Virtual Reality.

Wie funktioniert Augmented Reality eigentlich?

Es existieren drei gängige Formen, um die Augmented Reality zu nutzen. Sie kann durch das Smartphone, die Webcam am Computer oder über ein tragbares Display dargestellt werden. Diese erfassen in der einfacheren Ausführung sogenannte Marker oder QR-Codes (wie oben im Foto). Auf einem Server sind die zugehörigen Informationen hinterlegt und werden anschließend auf dem Display dargestellt. Das echte Iron-Man-Feeling erhält man mit etwas mehr Aufwand, durch die ortsbezogene Augmented Reality.

Prozessbild das Augmented Reality näher erläutert

Prozessbild für die Darstellung eines digitalen Objektes via Augmented Reality [Quelle: augrealitypedia.com]

In dieser schematischen Darstellung ist abgebildet, wie die Augmented Reality erzeugt wird. Zuerst muss das Smartphone exakt seine Position im Raum und die Distanz zum Objekt bestimmen. Dafür verwendet es Sensoren, wie das Gyroscope oder den Accelerometer, außerdem werden GPS-Daten erfasst. Anschließend lädt es die benötigten grafischen Informationen von einem Server und lässt diese über eine App oder den AR-Browser darstellen. Dieser Vorgang ist technisch sehr aufwendig und fordert sehr viel Hardwareleistung, da die Objektwinkel stets neu berechnet werden müssen. Deshalb schlagen AR-Applikationen stark auf die Akkulaufzeit.

Für alle, die sich intensiver mit der Programmierung rund um Augmented Reality interessieren gibt es hier eine kurze Auflistung der verfügbaren Tool-Kits:

  • Vuforia
  • Kudan
  • ARtoolKit (open Source)
  • EasyAR
  • ARKit (Apple)
  • ARCore(Google)

Google hat auf seiner Entwicklerkonferenz I/O 2018 angekündigt, sein Toolkit ARCore wesentlich zu erweitern und Augmented Reality Developern ein mächtiges Werkzeug zur Verfügung zu stellen. Es handelt sich um Cloud Anchors, die es möglichen machen mit mehreren AR-Usern gleichzeitig eine AR-Erfahrung zu teilen. Damit lassen sich nun Multiplayer-Games programmieren.

Mehr zu den aktuellen Entwicklungen rund um die Augmented Reality Technologie und zu coolen Projekten, die bereits realisiert wurden und nutzbar sind, erfahrt ihr im nächsten Blogbeitrag.