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Definition: Computergestützte Erweiterung der Realität Was ist Augmented Reality (AR)?

Die Augmented Reality erweitert für den Menschen die Wahrnehmung der Realität. Sie arbeitet computergestützt und bietet dem Anwender zusätzliche Informationen, die als Elemente in die visuelle und auditive Darstellung der Welt eingeblendet oder überlagert werden.

Augmented Reality steht für computergestützte erweiterte Realität und zur Präsentation zusätzlicher Informationen.
Augmented Reality steht für computergestützte erweiterte Realität und zur Präsentation zusätzlicher Informationen.
(Bild: gemeinfrei (© Gerd Altmann) / Pixabay )

Die Deutsche Übersetzung für Augmented Reality ist „erweiterte Realität“. Die Abkürzung lautet AR. Es handelt sich um eine Darstellungsform der Realität, die mit zusätzlichen Informationen ergänzt wird. In der Regel bezieht sich der Begriff Augmented Reality auf die visuelle und auditive Erweiterung der Realität. AR arbeitet computerunterstützt und bietet dem Nutzer zusätzliche Informationen zur aktuell wahrgenommenen Realität. Das Einfügen virtueller Elemente oder zusätzlicher Informationen findet in Echtzeit und unter Beachtung dreidimensionaler Bezüge statt.

Erweiterungselemente sind beispielsweise Texte, Animationen, Bilder, Videos oder Grafiken. Für den Betrachter kommt es zu einer Vermischung oder Überlagerung von realen und virtuellen Darstellungen. Der Nutzer hat oft die Möglichkeit per Gestensteuerung oder Touchscreens auf die erweiterten Inhalte zuzugreifen. Im Gegensatz zur Virtual Reality (VR) bleibt die reale Welt aber immer Ausgangspunkt der Darstellung und wird nicht durch eine rein virtuelle Welt ersetzt.

Zur technischen Realisierung von Augmented Reality kommen Komponenten wie Computer, Sensoren, Kameras, Bildschirme, Mikrofone und Kopfhörer zum Einsatz. Für die erweiterte Realität bieten sich zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten im privaten und professionellen Umfeld. Sie lässt sich beispielsweise für Spiele, computerunterstütztes Lernen, Fernwartung, Shopping, Tourismus, Werbung und vieles mehr verwenden.

Die zentralen Merkmale der Augmented Reality

Laut einer im Jahr 1997 vom Wissenschaftler Ronald T. Azuma verfassten Studie ist Augmented Reality durch folgende drei zentralen Merkmale gekennzeichnet.

  • Augmented Reality kombiniert und überlagert die Realität mit virtueller Realität.
  • Augmented Reality findet in Echtzeit statt und bietet Möglichkeiten zur Interaktion.
  • Augmented Reality beachtet die dreidimensionalen Bezüge von realen und virtuellen Objekten.

Technische Realisierungsmöglichkeiten der erweiterten Realität

Die technische Realisierung der Augmented Reality ist anspruchsvoll. Sie benötigt hohe Rechenleistung und leistungsfähige Einzelkomponenten, wie sie erst seit wenigen Jahren zur Verfügung stehen. Die technischen Einzelkomponenten bestehend aus Hard- und Software für eine erweiterte Realität sind unter dem Begriff AR-System zusammengefasst. Es handelt sich um eine computergestützte Technologie, die die reale Umgebung erfassen, virtuelle Elemente hinzufügen, die erweiterte Realität darstellen und mit dem Anwender über Schnittstellen interagieren kann. Technische Bestandteile eines AR-Systems sind:

  • Kameras;
  • Sensoren wie Lagesensoren, Gyroskope und GPS-Sensoren;
  • Trackinggeräte;
  • Displays oder Touchscreens;
  • leistungsfähige Prozessoren;
  • schnelle Speichergeräte;
  • drahtlose Netzwerktechnik zur Anbindung externer Datenquellen;
  • Mikrofone;
  • Kopfhörer;
  • Akkutechnik zur Energieversorgung;
  • Software.

Mit Hilfe dieser Bestandteile erfasst Augmented Reality die Realität, wertet Anwenderbefehle und Standortdaten aus und fügt Informationen in Echtzeit in Form von visuellen oder auditiven virtuellen Objekten ein. Das Auswerten der Realität und Mischen mit virtuellen Objekten erfordert eine hohe Rechenleistung. Daten zu virtuellen Objekte werden in der Regel über schnelle, drahtlose Netzwerkverbindungen von externen Datenquellen bezogen.

Technische Herausforderungen, die es für die Bereitstellung einer erweiterten Realität zu meistern gilt sind beispielsweise:

  • die Berücksichtigung der dreidimensionalen Bezüge zwischen realen und virtuellen Objekten;
  • eine flüssige Nachführung der Bilder bei Bewegungen;
  • die drahtlose Netzwerkanbindung mit hoher Bandbreite;
  • die Bereitstellung der Prozessorperformance zur Erweiterung der Realität in Echtzeit;
  • die stromnetzunabhängige Energieversorgung mobiler AR-Komponenten.

Ein Beispiel für ein AR-System ist Google Glass. Es handelt sich um eine Brille mit Kamera und Mikrodisplay. Sie ist drahtlos vernetzt, lässt sich über Sprachbefehle steuern und blendet dem Träger virtuelle Objekt wie Bilder, Texte oder Navigationshinweise in das Sichtfeld ein. Das mit der Kamera aufgenommene Bild lässt sich an eine Servereinheit übertragen, die im Gegenzug Zusatzinformationen ausliefert und dem Brillenträger visuell oder auditiv zugänglich macht.

Abgrenzung von Augmented Reality zur Virtual Reality und Mixed Reality

Oft werden die Begriffe Augmented Reality, Virtual Reality und Mixed Reality in ähnlichem Kontext verwendet. Sie lassen sich jedoch deutlich voneinander abgrenzen. Während es bei Augmented Reality um die Erweiterung der Realität mit virtuellen Objekten geht, schafft die Virtual Reality eine neue rein virtuelle Welt. Die reale Umgebung nimmt der Anwender nicht mehr wahr. Die typischen Merkmale der Virtual Reality sind:

  • Schaffung einer rein virtuellen Welt;
  • der Anwender interagiert nur mit der neu geschaffenen virtuellen Umgebung;
  • die reale Welt wird nicht mehr wahrgenommen;
  • mit Hilfe von technischen Geräten wie VR-Brillen und VR-Controllern taucht der Anwender vollständig in die virtuelle Welt ein;
  • die virtuelle Welt soll für den Anwender durch das Bedienen der Sinne wie Sehen, Hören und Fühlen real wirken.

Ein neben AR und VR manchmal genutzter Begriff ist Mixed Reality. Teilweise existieren für Mixed Reality etwas unterschiedliche Definitionen. Üblicherweise versteht man darunter das komplette Realitäts-Virtualitäts-Kontinuum. Außer der reinen Realität und der reinen Virtualität bildet die Mixed Reality alle Zwischenstufen der Mischung von Realität und Virtualität ab. Darunter auch die erweiterte Realität und die erweiterte Virtualität.

Anwendungen und Beispiele für Augmented Reality

Für Augmented Reality bieten sich zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Die erweiterte Realität kommt schon heute sowohl im privaten als auch im beruflichen Umfeld in vielen Bereichen zum Einsatz. Im professionellen Umfeld lässt sich die erweiterte Realität nutzen, um die Ausführung komplexer Aufgaben in Bereichen wie Wartung, Konstruktion oder Medizin durch Einblenden von zusätzlichen Informationen zu erleichtern.

Weitere Beispiele für professionelle und private Einsatzmöglichkeiten sind:

  • industrielle Anwendungen wie das Arbeiten mit digitalen Prototypen;
  • die Navigation in Gebäuden oder im Gelände;
  • Unterstützung in der Fahrzeugbedienung durch Head-Up-Displays und Projektion von Hinweisen;
  • Unterhaltung und Gaming (Beispiel Pokemon: Integration virtueller Spielfiguren in die reale Umgebung);
  • Museumsbesuche mit erweiterten Informationsmöglichkeiten;
  • Informationsbereitstellung im Tourismus;
  • AR-unterstütztes Lernen;
  • Zusatzinformationen bei Sportübertragungen durch Einblenden oder Überlagern von visuellen Elementen in Echtzeit.

Vorteile durch den Einsatz der Augmented Reality

Der Einsatz einer erweiterten Realität bietet sowohl im privaten als auch im kommerziellen und professionellen Umfeld zahlreiche Vorteile. Im Folgenden nur einige wenig dieser Vorteile: Beispielsweise werden Anwender durch die Bereitstellung der visuellen oder auditiven Zusatzinformationen in die Lage versetzt, komplexe Aufgaben eigenständig zu erledigen.

Sie arbeiten mit Remote-Unterstützung und lösen Problemstellungen selbst. Fachpersonal vor Ort lässt sich einsparen und Reisekosten werden reduziert. Gleichzeitig beschleunigen sich die Support-Prozesse. Dank virtueller Präsentationen von Produkten und intuitivem Zugang zu Informationen bietet sich dem Kunden eine besseres Einkaufserlebnis. Er kann sich umfassend informieren, ohne auf physisch anwesende Verkäufer angewiesen zu sein. Shopbetreiber sparen Verkaufsfläche und Personal.

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