Das Fenster zur virtuellen Realität

von Matthias Wintsch

3. März 2018 - Mit den Windows Mixed ­Reality VR Headsets verschiedener OEMs ist der Weg für den end­gültigen Sprung von VR-Headsets in den Mainstream-Markt geebnet. Wir haben das Modell von Acer genauer unter die Lupe genommen.

Im Januar 2015 kündigte Microsoft mit der Hololens den nächsten grossen Wurf im Mixed-Reality-Bereich an. Das Gerät, in welchem ein vollwertiger Windows-10-PC verbaut ist, sollte sowohl das Wohnzimmer bereichern wie auch viele Anwendungsfelder im beruflichen Kontext bieten. Mit einem aktuellen Kaufpreis von mindestens 3650 Franken ist sie für den Endverbrauchermarkt jedoch noch deutlich zu teuer.

Im Rahmen der Mixed-Reality-Offensive aus Redmond haben nun verschiedene Hersteller Windows Mixed Reality (WMR) Headsets auf den Markt gebracht, die, wie die bestehenden Grössen HTC Vive und Oculus Rift, nicht autonom funktionieren, sondern an einen PC angeschlossen werden müssen – so auch Acer mit dem vorliegenden Mixed Reality Headset. Neben der Betrachtung der Hardware haben wir uns mit diversen Anwendungsmöglichkeiten auseinandergesetzt, ein ausführliches Beispiel aus der Schweiz finden Sie auf Seite 24 im Bericht über das Start-up Virtual Reality Learning aus Zürich.


Sesam, öffne dich

Der Start fällt leicht, denn genau das ist das Paket – leicht. Wer das Öffnen von Vive- und Oculus-Verpackungen kennt, glaubt kaum, dass dieser kleine Kartonkoffer eine vollwertige VR-Brille und zwei Motion Controller enthalten soll. Tatsächlich entspringt der wertig wirkenden Box aber genau das, und zwar in exakt drei Teilen. Keine Basisstationen, keine Adapter und kein Netzteil – so sollte Plug-and-Play aussehen. Das Gerät wirkt wertig, wir finden keine wackelnden Stellen, hören kein Klappern beim Bewegen und das Kopfband macht einen stabilen Eindruck. Das Gehäuse ist verschraubt, was eigene Reparaturen an der Brille erheblich vereinfachen und besonders ­Bastlern Freude bereiten könnte. Mit einem HDMI- und einem USB-Stecker ausgestattet geht ein einziges, vier Meter langes Kabel von der Brille ab, die Speisung erfolgt über den USB-Anschluss, was das willkommene Fernbleiben eines Netzteils erklärt.

Visuell ist das Design fast schon mutig – so ist das Acer-Headset das einzige in der Windows-Mixed-Reality-Familie, das wirklich Farbe bekennt. Mit dem schwarzen Balken über dem blauen Gehäuse zeigt sich das Headset in einem leicht futuristischen Look, der gut zum Produkt passt. Ob das dem Betrachter gefällt, ist natürlich individuell, den meisten ist wohl eher wichtig, wie das Bild im Inneren der Brille aussieht.


Konkurrenzfähige Hardware

Alle Windows Mixed Reality Headsets der OEMs weisen beinahe durchgehend identische Spezifikationen auf und unterscheiden sich fast einzig durch das Design. Bis heute haben Samsung, Lenovo, HP, Dell, Asus und Acer Headsets auf dem Markt.

Im vorliegenden Modell von Acer wurden zwei LC-Displays mit einer Auflösung von jeweils 1440x1440 Pixeln verbaut, was tatsächlich mehr ist, als Vive und Oculus zu bieten haben, einzig die neue Vive Pro bietet eine etwas höhere Auflösung. Als relativierender Faktor sei die Verwendung von LCD-Technologie genannt, die bekanntlich nicht so gut auf Bewegungsunschärfe reagiert wie die OLED-betriebene Konkurrenz. Die gesamte Gesichtspartie des Headsets lässt sich jederzeit nach oben klappen, sodass die Brille nicht ausgezogen werden muss, wenn man kurz aus der virtuellen Realität aussteigen möchte.

Für die Signalübertragung und die Strom­versorgung geht wie schon erwähnt ein All-in-One-Kabel mit USB 3.0 und HDMI 2.0 von der Brille ab. Ein Klinkenstecker am Headset erlaubt das Anschliessen von Kopfhörern und Mikrofon. So können verschiedenen Arten von Headphones verbunden werden, auch Over-Ear-Muscheln passen bequem neben das Kopfband. Durch das Anschliessen eines Mikrofons können kompatible Applikationen ausserdem per Sprachkommandos gesteuert werden.

Die Motion Controller unterscheiden sich von der Oculus- und HTC-Konkurrenz technisch gesehen besonders deshalb, weil sie nicht ein Outside-In-Tracking, also die Positionsbestimmung durch externe Sensoren, nutzen, sondern per Inside-Out-Tracking von den Sensoren im Headset erkannt werden. Das ist Fluch und Segen zugleich, dazu später mehr.


Plug and Update

Im Vorfeld sollte man abklären, ob der eigene PC auch in der Lage sein wird, die rechenintensiven Tasks zu stemmen. Im Minimum sind ein Windows Fall Creators Update für Windows 10, ein Core-i5-Prozessor, 8 GB DDR3 RAM, eine einigermassen potente Grafikkarte mit entsprechenden Treibern sowie USB 3.0 und Bluetooth 4.0 gefordert. Schnell und unkompliziert testen lässt sich die Kompatibilität mit der Applikation Windows Mixed Reality PC Check, die im Windows Store heruntergeladen werden kann.

Der mitgelieferte Quick Start Guide gibt zum Einrichten nur eine einzige Anweisung: Schliessen Sie das Gerät an und folgen Sie den Anweisungen auf dem Bildschirm. Dem gibt es wenig hinzuzufügen, denn abgesehen von einem grösseren Windows Update, das beim Test erst während dem Setup fällig wurde, ist die Installation mit dem Wizard unkompliziert und angenehm.

Windows Mixed Reality bietet zwei mögliche Raum-Setups an, aus denen beim Einrichten ausgewählt werden kann. Mit einem einfachen Setup kann das Headset stehend oder sitzend verwendet werden. Alternativ lässt sich im Raum ein sicherer Bereich definieren, damit man sich in der virtuellen Welt bewegen kann ohne dabei in der echten Welt ungewollt Vasen umzukippen. Diesen schreitet man während dem Setup einmal ab, anschliessend wird man vom System gewarnt, wenn man diese Grenze verlassen sollte.

Das Szenario, in welches man nach dem Setup gelangt, ist eine kleine Villa am Wasser namens Cliff House, welche als Hauptmenu der Windows Mixed-Reality-Plattform fungiert. Hier kann man sich an das Handling gewöhnen, indem man sich im Haus umherbewegt und es nach Gutdünken umgestaltet. Beliebige Applikationen und andere Objekte werden hier an Wände gepinnt oder irgendwo in der Luft platziert, wobei nach der Rückkehr ins Cliff House wieder darauf zugegriffen werden kann.


Wie bequem ist ein Bildschirm?

Das Gewicht der Brille wird vom Kopfband, welches primär auf der Stirn aufliegt, getragen, die Gesichtspartie ist einzig durch ein Klappscharnier daran befestigt. Der Tragekomfort ist dadurch recht angenehm und das Feature der klappbaren Front funktioniert blendend, wenn das Headset richtig sitzt. Insbesondere Entwickler dürften daran Freude finden, wenn die Brille zum Testen oft an- und ausgezogen werden müsste. Die Hygiene wird durch auswechselbare Gesichts-Polster an der Frontpartie begünstigt, Ersatzpolster sind im Lieferumfang jedoch keine enthalten. Die Polster am Kopfband hingegen sind fix verklebt und können nur abgewaschen werden, was dank der Gummi-Oberfläche jedoch auch möglich ist.

Auch für Brillenträger ist das Gerät geeignet, die meisten Brillen passen gut unter das Headset und es entstehen nirgends nennenswerte Druckstellen. Einzig die Verwendung von Gleitsichtbrillen bringt eine gewisse Unschärfe in der oberen Sichthälfte mit sich. Besonders bei Inhalten, die sich selbst im Zentrum des Blickfeldes fixieren und die man deshalb nicht durch die Kopfbewegung scharfstellen kann, ist das lästig. Auffällig ist das Fehlen jeglicher Einstellungsmöglichkeiten von Augen- und Linsenabstand. Das Scharfstellen des Bildes konnte bei unserem Test jedoch durch leichtes Schieben des Headsets erreicht werden. Je nach Kopfgrösse und -proportionen heisst das jedoch, dass das Headset weit unten getragen werden muss, um ein optimales Ergebnis zu erzielen, was wiederum auf die Nase drücken kann. Falls möglich sollte man das Gerät also testen, bevor man verbindlich zuschlägt.

Die beiden mitgelieferten Motion Controller sind mit zahlreichen Steuerungsmöglichkeiten ausgestattet, liegen sehr gut in der Hand und sind auch in ausgedehnten Sitzungen noch bequem, zeigen aber auch Schwächen. Im Vergleich zu den Controllern der HTC Vive fühlen sie sich weniger wertig und etwas instabil an. Einen weiteren Minuspunkt gibt es für die Stromversorgung. Die Controller verlangen nach je zwei AA-Batterien und bieten nicht einmal die Option einer Erweiterung durch Akkus, da ein Mini-, Micro- oder USB-C-Stecker komplett fehlt. Leider ein schwaches Signal bezüglich Nachhaltigkeit und etwas mühsam, da wir die Batterien sogar während dem Test einmal tauschen mussten. Sowohl Plus- wie auch Kritikpunkt ist das Inside-­Out-Tracking der Motion Controller, also die Tatsache, dass sich die Controller an der Brille orientieren und nicht an externen Basisstationen. Das ist konzeptionell gesehen gut, weil die Brille dadurch prinzipiell autonomer wird und das Setup des Headsets einfacher macht. Zum Problem wird es aber, wenn die Sensoren am Headset den Sichtkontakt zum Controller verlieren, weil man einen Controller aus dem Sichtfeld hinausbewegt.


Die virtuelle Realität in der Praxis

Einmal in der virtuellen Welt angelangt, zeigt sich die volle Pracht der hochauf­lösenden Displays mit einem Blickwinkel von 105 Grad. Die Windows-MR-Headsets können grafisch tatsächlich mit den grossen Namen im VR-Zirkus mithalten. Auch bei der Bildwiederholrate folgt das Headset von Acer mit 90 Hertz dem Industriestandard, somit gelangen auch bewegte Bilder relativ flüssig und sauber auf die Netzhaut. Als routinierter Anwender von Virtual Reality Gadgets kann man leichte grafische Einbussen gegenüber der HTC Vive und der Oculus Rift feststellen, so scheint etwa das Pixel­raster beim Acer Headset etwas besser sichtbar zu sein. Wir gehen davon aus, dass in diesem Punkt die Verwendung von LC-Displays an dieser Stelle seinen Tribut fordert. Ein Problem ist das in der Praxis jedoch nicht, wir mussten im Test nie aufgrund von Übelkeit oder Augenschmerzen das Headset zur Seite legen.

Mit der Lancierung von Windows Mixed Reality gibt Microsoft seinen Benutzern nun einen Grund mehr, den Microsoft Store zu benutzen. Während sich das Angebot im Games-Bereich erwartungsgemäss professionell zeigt, beschränken sich die verfügbaren Apps grösstenteils auf 360-Grad-Video-Viewer und ähnliche Spielereien. Business-relevante Anwendungen ab Stange sind zu diesem Zeitpunkt noch sehr wenige zu finden, das 3D-Modelling Programm Verto Studio VR ist beispielsweise eine der wenigen Ausnahmen der Regel. Ähnlich gestaltet sich das Angebot bei der Online-Plattform Steam des Entwicklers Valve, wo die Windows Mixed Reality Headsets ebenfalls schon unterstützt werden. Hier ist jedoch Vorsicht geboten, die verfügbaren VR-Games und -Apps sind leider bei weitem nicht alle WMR-kompatibel, lassen sich aber danach filtern. Für einen optimalen Einstieg haben wir die drei besten kostenlosen Anwendungen zusammengestellt, mit denen man in die neue Technologie eintauchen kann (siehe Box auf Seite 50).


Mehr als nur eine Spielerei

Ob es Mixed Reality schon aus den Kinderschuhen der reinen Unterhaltungselektronik herausgeschafft hat, beantwortet ein Blick in den internationalen, aber auch in den Schweizer Markt. Viele Firmen und Institutionen, vom Start-up bis hin zu etablierten Einrichtungen, nutzen die Technologie für ihre Zwecke und der volle Umfang der Anwendungsmöglichkeiten scheint bei weitem nicht ausgeschöpft zu sein.

Dass Einrichtungen wie die NASA VR nutzen, um ihre Astronauten auf Extremsituationen vorzubereiten, wie etwa das freischwebende Manövrieren im All, ist anhand der verfügbaren Mittel zu erwarten. Auch hierzulande können namhafte Institutionen Mixed Reality gewinnbringend einsetzen. Am Universitätsspital Basel beispielsweise üben junge Fachärzte mit Hilfe eines Virtual-Reality-Trainingsmoduls operative Eingriffe, von grundlegenden Fähigkeiten bis hin zu kompletten Operationen, um Erfahrungen für reale Einsätze zu sammeln. Firmen wie etwa das kleine Genfer Unternehmen Artanim treiben Entwicklungen in hoch professionalisierten und international umkämpften Bereichen wie Film und Medizinaltechnik weiter voran.

Wer etwas genauer schaut, findet Entwicklungen und Anwendungsbereiche bis in das KMU-Segment. In der vorliegenden Ausgabe stellen wir beispielsweise das Start-up Virtual Reality Learning vor, das sich zum Ziel gesetzt hat, Lernprozesse mithilfe von VR zu unterstützen. Ziel ist ein Programm für Fahrschüler, mit welchem unter anderem Extremsituationen simuliert werden, die in der Praxis nicht geübt werden können. Doch auch der weitere Einsatz von VR im Bereich E-Learning wird angestrebt, etwa für Trainings von Mitarbeitenden der Flughafen-Gepäckabfertigung.

Die Möglichkeiten, die MR in allen erdenklichen Bereichen bietet, sind mannigfaltig und noch lange nicht ausgeschöpft. Im Bereich der Architektur können heute Wohnobjekte oder ganze Portfolios in VR eingesehen werden. Dem Käufer wird somit ermöglicht, Wohnungen und Häuser noch vor dem Bau mit verschiedenen Ausbauoptionen zu besichtigen, bevor ein Vertrag unterschrieben wird. Allgemein kann der Sales-Bereich stark von der virtuellen Realität profitieren, indem potentielle Kunden das Produkt vor dem Kauf immersiver erleben können als nur in einem Prospekt. Ein weiterer Anwendungsbereich sehen Experten in der Zusammenarbeit über grosse Distanzen, indem ganze Teams gemeinsam im virtuellen Raum zusammenarbeiten können, egal, wo sie sich befinden.

AR-Head-up-Displays werden schon heute in Autos verbaut und lösen langsam aber sicher das klassische Armaturenbrett ab. Neben einfachen Informationen wie Geschwindigkeit und Tankfüllung können, über die Windschutzscheibe in die echte Welt projiziert, Navigations- und Sicherheitsinformationen gesehen werden, ohne den Blick von der Strasse zu nehmen. Continental beispielsweise forscht und publiziert fleissig zu AR auf der Windschutzscheibe und beliefert schon heute namhafte deutsche Autoproduzenten mit den Displays.


Die Marktreife ist erreicht

Die Anwendung von Augmented Reality wird ausserdem voraussichtlich eine Revolution im Service- und Wartungs-Geschäft nach sich ziehen. Service-Mitarbeiter können so an einem beliebigen Ort auf der Welt vor komplexen Problemen stehen und sich auf einem AR Device Reparaturanweisungen für das Problem aufzeigen lassen. Von standardisierten Routinen bis zu hochkomplexen Einzelfällen könnten so, gegebenenfalls auch kollaborativ und in Echtzeit, Herausforderungen zuverlässiger und effizienter gemeistert werden. Auch im Kundentraining und im Support könnten so der personelle Aufwand und die Reisekosten erheblich reduziert werden.

Sowohl die Brillen der Windows-Mixed-Reality-Reihe wie auch die neue Generation von Vive und Oculus gehen heute zu erschwinglichen Preisen über die Ladentheke. Die Geräte werden dadurch immer mehr in Privathaushalten zu finden sein, Kunden und Benutzer werden somit weniger Berührungsängste haben oder sogar schon gut mit der Technologie vertraut sein. Ähnlich wie bei der Markteinführung der Smartphones werden sich damit neue Geschäftszweige eröffnen oder alte neu definieren lassen.


Was sind AR, VR und MR?

Augmented Reality (AR): Durch den Blick in ein transparentes Display oder eine Direktübertragung der Kameradaten auf das Display (wie etwa bei der Kamera des Smartphones) zeigt AR die angereicherte Realität. Es werden dabei digitale Elemente in die echte Welt projiziert. Bekannte Beispiele hierfür sind Pokémon Go, wo digitale Monster in der echten Welt zu sehen sind, und Head-up-Displays in Autos, bei denen Strasseninformation direkt auf der Windschutzscheibe dargestellt werden.

Virtual Reality (VR): Mit einer VR-Brille betrachtet man, abgeschottet von der Aussenwelt, die virtuelle Realität ohne Einflüsse der echten Umgebung des Benutzers. Dies ermöglicht das Eintauchen in fremde Umgebungen, die der Fiktion oder Realität entspringen können, wie bei AR oft in Kombination mit Interaktion in der virtuellen Welt. Anwendungen finden sich beim Film, bei Applikationen aller Art und natürlich im Gaming-Bereich.

Mixed Reality (MR): Mixed Reality ist ein sehr offener Begriff, der oft allgemeingültig benützt wird. Als MR wird eine Kombination der digitalen und virtuellen Welt beschrieben, die nicht einmal zwingend visueller Natur sein muss. So ist eine GPS-basierte Anwendung wie Fitbit-Armbänder im Grunde schon Mixed Reality, da sie virtuelle Daten mit dem physischen Standort des Benutzers kombiniert. Auch AR und VR sind somit natürlich Teil des MR-Spektrums.


Top 3 der kostenlosen VR-Apps für Einsteiger und Fortgeschrittene

1. The Lab, erhältlich auf Steam
Das wohl beste All-in-One-Intro für VR-Neulinge, das wir gefunden haben. Im Labor von Steam-Anbieter Valve können Benutzer verschiedene Szenarien laden, mit denen sich Einsteiger unkompliziert an die Steuerung und grundsätzliche Konzepte der VR-Welt gewöhnen können. Spielerisch und begleitet von subtilem Humor kann man unter anderem einen Roboterhund in echten Naturszenarien Gassi führen, mit Pfeil und Bogen eine Burg verteidigen oder gemächlich durch unser Sonnensystem spazieren.

2. Holotour, Microsoft Store
Zwar hat Holotour Ähnlichkeiten mit den Hunde-Tours in The Lab, geht dabei aber deutlich weiter. In einer virtuellen Touristenführung kann man verschiedene Orte auf der Welt betreten, die einem mit einer Begleitstimme, Text-Overlays und Animationen die Geschichte des besuchten Ortes näherbringen. Dem Leser sei an dieser Stelle der Flug mit dem Heissluftballon über Machu Picchu besonders ans Herz gelegt.

3. A-Painter
Google hat mit Tilt Brush, einem Programm zum Malen im 3D-Raum, einen Hit auf Steam gelandet. Zum einen ist Tilt Brush zu diesem Zeitpunkt noch nicht für WMR verfügbar, zum anderen kostet es knapp 20 Franken. Als kostenlose Alternative mit eingeschränkten Optionen bietet sich A-Painter an. Die Web-Applikation ist ein tolles Beispiel für das Potential, das uns in Sachen WebVR erwartet. Ausserdem macht es einen Höllenspass. Mit einem WMR-Headset sollte man dazu den Edge Browser verwenden.
https://aframe.io/a-painter (WebVR)

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