Wie Filme (ja, sogar die Wettervorhersagen im TV) mit Hilfe von Green Screens hergestellt werden, dürfte schon Allgemeinwissen sein. (Wenn nicht: Im Filmmuseum Frankfurt kann man das selber ausprobieren.) Motion Tracking, also das Computermäßige Erfassen von Bewegungen eines Menschen und dann übertragen auf eine andere Figur im Film, ist die nächste Stufe.
Aber VR kann noch viel mehr – für die Forschung in vielen unterschiedlichen Bereichen.
Die Erde bebt und mein Kopf ist verkabelt
Hier wackelt („bebt“ ist für Menschen, die ein ernsthaftes Erdbeben erlebt haben, vermutlich zu groß gegriffen) der Untergrund. Tracker auf einer optisch nicht sehr schmeichelnden Kopfhaube mit Sensoren und einem Gerätchen, das auf den Unterarm geklebt wird, messen die Reaktion des Menschen. Mit VR-Brille kann man dem Teilnehmer dabei alle möglichen Situationen vorgaukeln und so wissenschaftlich erfassen, was welche Reaktion bewirkt. © Flugundzeit.
Das Team von VSimulators an der Universität von Exeter arbeitet interdisziplinär mit Fachleuten aus den Bereichen Baudynamik und -kontrolle, Psychologie, Physiologie, Biomechanik, Architektur für Wohlbefinden und Gesundheit zusammen. Mit ihrer State-of-the-Art-Technik der Bewegungsverfolgung (Tracking) auf einer Beschleunigungsplattform möchten die Wissenschaftler den Menschen bereits in der Designphase miteinbeziehen und so bessere Produkte kostengünstiger erschaffen.
Die VSimulators unterstützen etwa die Forschung im Bereich des zukunftsorientierten Bauens mit Methoden für die modulare Gestaltung und Verwendung von Materialien, die zur Verringerung der eingesetzten Energie beitragen.
So können Architekten und Bauunternehmer ein Gebäude oder andere Strukturen bereits während der Entwurfsphase erkunden und Entwurfsprobleme noch vor Baubeginn lösen. Die Teilnehmer tauchen ein in einen realistischen virtuellen Zwilling, der aus den Entwurfsinformationen entsteht und sie nahezu realistisch Bewegung, Audio- und visuelle Reize erleben lässt.
Teil der VSimulatoren in Exeter sind auch physiologische Messgeräte, wie das fNIRS für die funktionelle Hirnbildgebung, sowie Motion-Capture-Marker für die Erfassung von Gangdaten für die Forschung und Innovationen im Bereich Datenwissenschaft und Analytik.
Die Bewegung (auf) der Plattform macht jedenfalls etliche Szenarien realistischer. So real, dass einige der Probanden tatsächlich versuchten, sich auf einen imaginären leeren Stuhl neben dem virtuellen Kollegen am Schreibtisch zu setzen, wobei beides nur virtuell in ihrer Welt vorhanden war.
Visualisierung in Echtzeit
Immersive Datenvisualisierung ist ein neuer Trend, der von Datenwissenschaftlern genutzt wird, um künftige Projekte in einer Virtual-Reality-Umgebung auszutesten und menschliche Reaktionen beim Interagieren in der Umgebung nachvollziehbar für eine Forschung zu untersuchen.
Auf der 8 x 8 Meter großen steuerbaren Bewegungsplattform lassen sich Beschleunigungen mit Bewegungsfreiheit in sechs Richtungen simulieren. In der virtuellen Realität bewegen sich bis zu neun Versuchspersonen gleichzeitig frei im Raum. Sie können mit den Avataren der anderen Teilnehmer in der virtuellen Welt interagieren. Die Teilnehmer können umhergehen, die Hände ausstrecken und Dinge berühren. Alle werden dabei aus ihrer eigenen Perspektive verfolgt.
Leider wurden bei uns die anderen Menschen auf der Plattform nicht im VR-Raum dargestellt (wie sonst etwa bei Escape Räumen oder Spielen üblich), und so bumpte man durchaus in andere Teilnehmer ungewollt hinein.
Darüber hinaus können biomedizinische Tracking-Geräte die Reaktionen von der Gehirnaktivität über die Hautreaktion bis hin zur Herzfrequenz erfassen. Die sogenannte Sonifikation (Darstellung von Daten als Klänge) kann über das Hören Strukturen aufzeigen. So lassen sich durch die Visualisierung von Datenmustern sowohl neue Gesetzmäßigkeiten als auch bereits bekannte Zusammenhänge darstellen.
Die genaue Bewegungssimulation, kombiniert mit immersiver Realität und physiologischer Überwachung, erfasst die Auswirkungen von Beschleunigung, Abbremsung und Bewegung in Zügen, Bussen, Autos, Flugzeugen, Booten und Straßenbahnen. Damit lässt sich etwa die menschliche Reaktion auf Vibrationen bei der Nutzung von Verkehrseinrichtungen oder die Auswirkungen von verkehrsbedingten Vibrationen auf benachbarte Grundstücke genauer beurteilen. Sogar das Schlafverhalten durch verkehrsbedingte Vibrationen und die menschliche Reaktion auf das assistierte Fahren und autonome Fahrzeuge lassen sich möglichst realistisch zeigen.
VSimulatoren untersuchen Gleichgewicht, Mobilität, Stürze, Stolpern, Bewegung, Gesundheit, Wohlbefinden und Rehabilitation von Menschen, um zu sehen, wie Mobilitätsprobleme bei gefährdeten Gruppen angegangen werden können.
In der Virtual-Reality-Technologie wird eine Reihe von physischen und virtuellen immersiven Umgebungen simuliert, etwa die Fahrt in einem Zug oder das Verhalten eines Schiffes in einem Sturm. Eine oder mehrere Personen können unterschiedliche Szenarien als realistische, immersive Erfahrung für austesten, zurzeit etwa eine Tribüne, eine Fußgängerbrücke und ein geschäftiges Büro.
Alternativ werden auch maßgeschneiderte Virtual-Reality-Szenen nach den Anforderungen von Kunden aus Industrie und Wissenschaft erstellt. Dazu gehört die Verwendung von 360°-Videomaterial aus dem wirklichen Leben oder von vorhandenen Unity*-Designs, die von internen Entwicklern erstellt wurden.
*Unity ist eine Echtzeit-3D-Plattform, eine Entwicklungsumgebung für Spiele, eine sogenannte Spiel-Engine.
Hier geht es zur Übersicht über alle Beiträge des British Science Festivals 2023 auf flugundzeit.
