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Definition Was ist eigentlich Augmented Reality?

Unter Augmented Reality versteht man die Wahrnehmung der um virtuelle Elemente erweiterten realen Welt. Diese Information kann alle menschlichen Sinne ansprechen, wenngleich häufig nur die visuelle Darstellung von Informationen gemeint ist. Wie das funktioniert.

Augmented Reality ist die computergestützte Erweiterung der Realitätswahrnehmung und hat mittlerweile vielfältige Anwendungsgebiete: Angefangen bei Sportübertragungen über Assistenzfunktionen in der Medizintechnik bis hin zur Produktentwicklung.
Augmented Reality ist die computergestützte Erweiterung der Realitätswahrnehmung und hat mittlerweile vielfältige Anwendungsgebiete: Angefangen bei Sportübertragungen über Assistenzfunktionen in der Medizintechnik bis hin zur Produktentwicklung.
(Bild: Marc Chesneau/Adobe Stock)

Einer der ersten kommerziellen Einsatzzwecke von Augmented Reality (AR), im Deutschen auch als Erweiterte Realität bezeichnet, sind im Fernsehen übertragene Sportveranstaltungen. Dort lassen sich mit dieser Technik zum Beispiel beim Fußball bestimmte Laufwege einzelner Spieler verdeutlichen oder Abseitspositionen klären. Spätestens seit Pokémon Go 2016 die Welt eroberte, ist AR nahezu jedem ein Begriff.

Kleine Geschichte der Erweiterten Realität

Im Gegensatz zur bereits früher begonnenen Entwicklung von Virtual Reality startet die ersten Schritte in Richtung Augmented Reality zu Beginn der 80er Jahre. Unter der Leitung von Tom Furness wurde das sogenannte „Super Cockpit“ in Betrieb genommen. Dieses sollte Piloten durch die Einblendung virtueller Informationen bei ihren Aufgaben besser unterstützen. Am Pilotenhelm war ein durchsichtiger Monitor befestigt, welcher die Sicht des Piloten um zusätzliche Informationen augmentierte.

Im gleichen Jahr begannen am MIT Arbeiten an AR-Ausgabegeräten, die es dem Anwender ermöglichen sollten, unterschiedliche Bereiche, wie 3D-Zeichnungen, Architekturvisualisierungen oder das Layout von Computerchips zu erforschen.

Definition Augmented Reality nach Azuma

Die Literatur verwendet häufig die Definition der erweiterten Realität von Ronald T. Azuma, der 1997 die Studie „A Survey of Augmented Reality” verfasste und dabei AR wie folgt definierte:

AR is about augmenting the real world environment with virtual information by improving people’s senses and skills. AR mixes virtual characters with the actual world.

Ronald T. Azuma, 1997

Azuma definiert Augmented Reality als eine Kombination aus der realen Umwelt und einer virtuellen Realität mit teilweiser Überlagerung. Es wird also ein dreidimensionaler Bezug von realen und virtuellen Objekten interaktiv in Echtzeit generiert. Werden diese Charakteristika erfüllt, wird von AR im engeren Sinne gesprochen.

Entfällt die Interaktion in Echtzeit, das bedeutet es geschieht nur eine Überlagerung eines Gegenstandes durch Textinformationen, führt dies zu einem zweidimensionalen Bezug, wobei in diesem Fall von AR im weiteren Sinne gesprochen wird.

Wie wird die Realität erweitert?

Fünf Schritte sind nötig, damit Augmented Reality funktioniert:

  • Videoaufnahme: Eine kalibrierte Kamera nimmt einen Videostream der Umgebung, in der sich der Betrachter befindet, auf.
  • Tracking: Beim Tracking wird die Position des Betrachters in der Umgebung mithilfe der Kameraposition erfasst. Das Tracking kann über verschiedene Verfahren laufen, dazu gehören mobiles Positions-Tracking mittels GPS, merkmalsbasierte Tracking-Verfahren mittels 2D- oder 3D-Modellerkennung oder Marker-Tracking.
  • Registrierung: Die virtuellen Objekte werden in der Realität verankert. Dazu werden die Koordinatensysteme der virtuellen Objekte und der Realität so in Verbindung gesetzt, dass virtuelle Objekte in der Realität an einem Ort fixiert erscheinen.
  • Darstellung: Dabei wird das von der Kamera erfasste Bild durch virtuelle Objekte perspektivisch korrekt erweitert. An dieser Stelle geschieht die eigentliche Augmentierung.
  • Ausgabe: Diese augmentierten Videobilder werden im letzten Schritt der Ausgabe auf dem jeweiligen Endgerät dargestellt.

Ein AR-fähiges Gerät analysiert also einen Videostream und identifiziert ein physisches Objekt, indem es seine Form oder einen daran angebrachten Marker erkennt. Daraufhin verbindet sich die AR-Software mit einer digitalen 3D-Reproduktion des Objekts in der Cloud. Dort werden die Daten kombiniert und auf der Benutzeroberfläche des AR-Gerätes dargestellt.

Was unterscheidet Virtuelle und erweiterte Realität?

  • Virtual Reality meint die computergenerierte Darstellung einer Welt in Echtzeit. Virtual Reality blendet die Außenwelt komplett aus und beeinflusst die menschlichen Sinne durch computeranimierte Videos, Animationen und Töne. Die Realitätsveränderung wird von VR-Brillen umgesetzt, die auch Bewegungen des Nutzers erkennen und übertragen. Dabei nimmt der Nutzer die reale Umwelt nicht mehr wahr. Die digitale Welt erlebt er mit Hilfsmitteln wie zum Beispiel einer VR-Brille.
  • Augmented Reality ist die computerunterstützte Realitätserweiterung. Augmented Reality blendet zusätzliche Informationen ein. Die Informationen werden in einer Brille oder auf anderen mobilen Geräten zu den jeweiligen Einsatzbereichen abgebildet. Der Nutzer sieht die reale Welt und bekommt zusätzliche Informationen eingeblendet. Dafür wird ein Smartphone, Tablet, Head-Up-Display, Holographie-System oder eine Augmented-Reality-Brille benötigt.

Wo AR zum Einsatz kommt

Beispielhaft hier einige Anwendungen, in denen AR bereits im Einsatz ist:

  • Architektur: Interaktive, animierte Darstellung von geplanten oder bereits existierenden Immobilien
  • Marketing: Gesteigerter Informationsgehalt von Print durch Augmented Reality
  • Wissensvermittlung: Erklären von Produkten, deren Bedienung und Reparatur
  • Medizin: Visuelle Hilfestellungen z.B. für Chirurgen
  • Logistik: Optimierte Abläufe für Mitarbeiter
  • Rapid Prototyping: Zeit- und Kostenersparnis durch virtuelle Teilüberlagerung am realen Produkt
  • Automotive: Verbesserte Sicherheit im Straßenverkehr durch Augmented Reality Leit- und Navigationssysteme
  • Fertigung: Visualisierung von Arbeitschritten
  • Produktentwicklung: Vereinfacht die Kollaboration

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Über den Autor

Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

, konstruktionspraxis – Alles, was der Konstrukteur braucht