Virtual Reality

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| Redakteur: Monika Zwettler

Mit einer VR-Brille mitten im Geschehen sein:
Mit einer VR-Brille mitten im Geschehen sein: (Bild: Fraunhofer HHI)

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Wenn Science-Fiction-Helden kommunizieren, dann nutzen sie weder Festnetz noch Handy. Der Gesprächspartner taucht einfach als virtuelle Gestalt mitten im Raum auf; in voller Größe und dreidimensional. Für Fraunhofer-Forscher ist diese Vision schon zum Greifen nahe.

Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI in Berlin haben eine Methode entwickelt, mit der man das realistische Abbild eines Menschen in eine virtuelle Welt übertragen kann: Wie in Science-Fiction-Filmen erscheint es in voller Größe und dreidimensional im Raum. Man kann es aus allen Richtungen betrachten und – wie im Film – sogar um es herumgehen.

Avatare sind Stand der Technik

Bislang war das nicht möglich, denn noch stößt die Virtuelle Realität (VR) an ihre Grenzen. Noch werden Personen durch künstliche dreidimensionale Modelle, sogenannte Avatare dargestellt, die man sieht, wenn man eine VR-Datenbrille aufsetzt. Allerdings mangelt es diesen künstlichen Figuren an naturgetreuem Aussehen und natürlicher Bewegung. Eine andere Möglichkeit ist es, das Videobild einer Person in frontaler Ansicht in die VR-Datenbrille zu spielen. Um sie herum gehen kann man aber nicht. Dadurch wirkt die ganze Szene künstlich, wenn man sich durch die virtuelle Welt bewegt. Die Person dreht einem stets ihre zweidimensionale Front zu.

20 Stereokameras

Die HHI-Forscher machen den dreidimensionalen Eindruck perfekt. Dafür haben sie ein Kamerasystem entwickelt, mit dem sie die Person filmen. Kern dieses Systems ist eine Stereokamera: Wie der Mensch mit seinen zwei Augen, nimmt sie die Person mit zwei Objektiven auf. Dieses stereoskopische Sehen führt dazu, dass sich Entfernungen gut abschätzen lassen, weil beide Augen aus einem etwas anderen Winkel auf ein Objekt blicken. Dadurch ergibt sich der dreidimensionale Eindruck.

Um eine Person aus allen Richtungen im Detail aufzunehmen, benötigt man mehr als eine Kamera. „Wir setzen derzeit mehr als 20 Stereokameras ein, um einen Menschen abzubilden“, sagt Oliver Schreer, der am HHI die Arbeitsgruppe Immersive Media & Communication leitet. Jede Kamera nimmt nur einen Teil der Person auf. Die Herausforderung besteht also darin, die einzelnen Kamerabilder so miteinander zu fusionieren, dass ein realistisches Gesamtbild entsteht.

Schnell zur Tiefeninformation

Zu dem System gehört mehr als nur die Kameratechnik. So haben die Forscher Algorithmen entwickelt, die aus den stereoskopischen Kamerabildern sehr schnell Tiefeninformation extrahieren können. Diese sind nötig, um die 3D-Gestalt einer aufgenommenen Person zu berechnen. Letztlich erzeugt der Computer aus den Kamerabildern ein virtuelles Modell des Menschen, das dann in die Szene übertragen wird. Die generierte 3D-Oberflächenstruktur der Person weist dabei viele Details auf. So können beispielsweise Falten in der Kleidung oder Details im Gesicht wahrgenommen werden. Dadurch wirkt dieses Modell in Aussehen und Bewegung natürlich und realitätsnah.

„Wir haben bei der Entwicklung der Algorithmen darauf geachtet, dass diese sehr effizient und damit schnell arbeiten, damit die Bewegungen der Gesprächspartner sehr schnell in ein dynamisches Modell überführt werden“, sagt Schreer, denn nur dadurch wirken die Bewegungen natürlich. Die Bilder eines einzelnen Kamerapaars können die Algorithmen in Echtzeit verarbeiten.

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