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In die Zukunft geblickt: So gut funktioniert Avegants Lichtfeld-Display

von VRODO11. November 2017

Die Zukunft der Computer liegt in unserem Sichtfeld: Augmented-Reality-Brillen könnten eines Tages alle Bildschirme ablösen und im Alltag digitale Inhalte mit der Wirklichkeit vermischen. Doch die natürliche Integration digitaler Objekte in die reale Umgebung ist eine technische Herausforderung. Avegants Lichtfeld-Display ist dabei ein wichtiger Schritt.

Hinweis: Wer lieber hört als liest, findet hier den Podcast zum Lichtfeld-Display.

Lichtfeld-Displays sollen eine natürliche Sicht durch die VR- oder AR-Brille ermöglichen: Anstatt auf einem flachen Display eine einzelne 2D-Ebene zu fixieren, bietet das Lichtfeld dem Auge verschiedene Fokusebenen an. So wie in der Realität kann man digitale Objekte aus der Nähe betrachten oder in die Ferne blicken. Dabei verschieben sich Schärfe und Unschärfe passend zum Fokuspunkt.

Neben Avegant arbeitet das mit Milliarden US-Dollar finanzierte AR-Unternehmen Magic Leap an so einem Zukunftsdisplay, das für Augmented und Virtual Reality einen grundlegenden Durchbruch bedeuten würde. Auch Oculus forscht an Displays mit mehreren Fokusebenen.

Der Fokuszwang von Hololens und Co.

Augmented-Reality-Brillen wie Microsofts Hololens – oder auch VR-Brillen wie Oculus Rift – zeigen digitale Objekte mit einem fix vorgegebenen Fokusabstand an. Die Augen müssen auf die Distanz des Displays fokussieren, um das digitale Objekt scharf zu stellen, ganz egal, wie weit entfernt oder nah dieses Objekt dargestellt wird.

Wenn die Entfernung des Digitalobjekts und jene des Displays nicht übereinstimmen, dann wird das Auge zu einem unnatürlichen Reflex gezwungen. Beispielsweise schaut man gefühlt in die Ferne, dabei ruht der Blick auf dem Display unmittelbar vor dem Auge. Das kann zu Unwohlsein oder Ermüdung führen. Genau dieses Problem möchte Avegant mit dem selbstentwickelten Lichtfeld-Display beheben.

Avegants Lichtfeld-Prototyp im Test

Die Demo fand auf der Augmented World Expo in München in einem leicht abgedunkelten Raum statt. Die prototypische AR-Brille ist recht klobig, das Tracking nicht perfekt. Das ist egal, denn die Brille dient nur als Vehikel für den eigentlichen Star der Demo: das Lichtfeld-Display.

Das überzeugt schon bei den grundlegenden Eigenschaften: Ich stehe etwa einem detailliert dargestellten Avatar mit blondem Haarschopf gegenüber, bei dem ich jede Strähne auf dem Kopf erkennen kann. Ich schreite durch ein 3D-Modell des Sonnensystems, auf den Planeten sehe ich Details wie Krater auf der Oberfläche.

Die Darstellungsqualität ist sehr gut: Einzelne Pixel kann ich nicht wahrnehmen, alle Szenen wirken hochaufgelöst. Das Bild ist scharf und im abgedunkelten Raum überzeugt auch die Helligkeit. Offen ist, wie sich das Lichtfeld in hellen Umgebungen schlägt.

Beeindruckender Multifokus-Effekt

Das herausragende Merkmal von Avegants Lichtfeldtechnologie sind die verschiedenen Schärfe- oder Fokusebenen. Und die funktionierten im Test einwandfrei.

Betrachte ich den zuvor erwähnten Mond aus einer Entfernung von circa 30 Zentimeter, ist der Mond scharf und die anderen Planeten im Hintergrund werden unscharf dargestellt. Verschiebe ich meinen Fokus auf einen der Planeten im Hintergrund, wird der Mond unscharf dargestellt und die Planeten scharf. Dieser Übergang funktioniert fließend und fühlt sich natürlich an. Einen sprunghaften Wechsel oder Unterbrechungen kann ich beim Fokuswechsel nicht ausmachen.

Avegant erzielt diesen Effekt, indem 3D-Objekte in mehreren Ebenen gerendert und über die Optik der Brille ins Auge projiziert werden. Wie viele dieser Fokusebenen existieren, verrät Avegant nicht. Die Anzahl wird nicht an die Realität heranreichen, denn die kennt keine Begrenzung.

Eine Schwachstelle des Lichtfeld-Displays ist wie bei Microsofts Hololens das enge Sichtfeld, das dafür sorgt, dass digitale Objekte angeschnitten werden, wenn man zu nah an sie herantritt. Im Vergleich zu Hololens ist das Sichtfeld von Avegants Lichtfeld-Display etwas weiter.

Fazit: Ein Durchbruch bei den Displaytechnologien

Nach der kurzen Demo bin ich begeistert. Die verschiedenen Fokusebenen sind ein großer Fortschritt und digitale Objekte werden mit dem Lichtfeld-Display viel natürlicher in die Umgebung integriert.

Natürlich war die Demo kurz und mir fehlt der Vergleich zwischen realen und virtuellen Objekten, um abschließend beurteilen zu können, wie natürlich der Multifokus-Effekt in verschiedenen Situationen wirkt. Ein Langzeittest müsste zeigen, wie angenehm die dauerhafte Arbeit mit dem Lichtfeld-Display ist und wie es sich bei helleren Lichtverhältnissen schlägt.

Unabhängig von diesen Fragen ist Avegants Darstellungsverfahren schon jetzt ein Meilenstein, der grundlegend sein wird für fortschrittliche Augmented-Reality-Brillen. Leider ist noch unklar, wann erste kommerziell verfügbare Geräte mit Lichtfeldtechnologie erscheinen könnten.

Den Prototyp, den ich auf der AWE 2017 ausprobieren konnte, gibt es im folgenden Video zu sehen:

Über den Autor:

Tobias Kammann ist AR-Fan seit dem ersten AR-Toolkit und arbeitet seit mehr als zehn Jahren in der Industrie, um die Mixed Reality Wirklichkeit werden zu lassen. Zur Zeit bastelt er im Metaverso an seiner Vision, betreibt den Augmented-Blog und möchte am liebsten morgen schon alle Handys und Bildschirme aus dem Fenster werfen und durch eine AR-Brille ersetzen.

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