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Virtual Reality: Oculus-Forscher gewähren einen Blick hinter die Kulissen

von Tomislav Bezmalinovic24. Mai 2017

Vergangene Woche stellten Oculus-Forscher eine neue Displaytechnologie vor, die eine natürliche Fokussierung virtueller Objekte erlaubt. In einem Blogeintrag geben die Wissenschaftler einen Einblick in ihre Arbeit.

Die Forschungsergebnisse sollen Ende Juli auf der Siggraph-Konferenz in Los Angeles der Öffentlichkeit vorgestellt werden. Insgesamt zwei Jahre arbeiteten Nathan Matsuda, Alexander Fix und Douglas Lanman an der Technologie.

Als sie mit ihrer Forschungsarbeit begannen, wussten sie noch nicht, worauf sie sich einlassen: “Ein Forscher zu sein ist ein bisschen wie ein Kriminalroman. Du versuchst ständig zu erraten, was am Ende passiert, wenn du die Technologie in einem Prototyp zusammenführst”, sagt Lanman im Oculus-Blog.

Mit dem Multifokus-Display möchten die Forscher eine natürlichere Seherfahrung simulieren: Fokussiert man einen Gegenstand in unmittelbarer Nähe, wird der Hintergrund unscharf. Umgekehrt werden nahe Objekte unscharf, wenn man in die Ferne sieht.

Setzt man sich eine VR-Brille auf, ist das gesamte Bild scharf – unabhängig davon, wohin man sieht. Eine natürliche Fokussierung ist also nicht möglich. Dieser Sehvorgang irritiert die Augen und kann zu Kopfschmerzen oder Übelkeit führen.

Ein natürliches Sehen ermöglichen

Um das Problem zu lösen, entwickelten die Forscher einen sogenannten Raumlichtmodulator, den sie zwischen das Display und die Linsen montierten. In Kombination mit Eye-Tracking kann das Gerät das Licht, das vom Display ausgesandt wird, passend zum Fokuspunkt des Nutzers krümmen und an die Linsen senden.

Der VR-Nutzer kann so Punkte auf unterschiedlichen Tiefenebenen fokussieren und nimmt dabei einen Unschärfeeffekt wahr. Das führt zu einer Seherfahrung, die einer natürlichen Wahrnehmung der Welt entspricht.

Das Verfahren der Raumlichtmodulation wurde nicht von den Oculus-Forschern erfunden, sondern wird bereits in anderen industriellen Bereichen eingesetzt. Die Herausforderung für das Team bestand darin, die Technologie für Virtual Reality anzupassen.

Hierfür mussten die Forscher zuerst lernen, wie die Technologie funktioniert. Um den Prototyp zu bauen, entwickelten sie anschließend sowohl neue Hardware als auch Algorithmen, die die unterschiedlichen Tiefenebenen berechnen. Damit ist jedoch erst der Anfang gemacht.

Noch weit von der Marktreife entfernt

“Wir haben eine Liste von notwendigen Verbesserungen erstellt. Wir müssen die mathematischen Modelle verallgemeinern, um mehr Hardwarekomponenten zu unterstützen, wir müssen die Algorithmen verbessern, sodass sie Berechnungen in Echtzeit durchführen können und wir müssen eine kompakte VR-Brille bauen”, sagt Nathan Matsuda.

Eines der größten Probleme ist, dass der Raumlichtmodulator zuviel Raum beansprucht. Zwischen Display und Linse geklemmt, erhöht er deutlich den Augenabstand zum Bildschirm. Dadurch verringert sich das Sichtfeld von mehr als 100 Grad auf 18 Grad.

“Ich denke, dass eine halbwegs gute Forschungsarbeit unvollständig sein muss”, sagt der Oculus-Forscher Alexander Fix. “Gute Forschung scheint mehr Fragen aufzuwerfen, als sie beantworten kann […]. Wir haben die Grundlage für eine neue Art von Display geschaffen, aber es gibt viele Fragen, die wir beantworten müssen, bevor wir eine praktikable Lösung haben.”

An der Technologie der Zukunft bauen

Das letztendliche Ziel sei es, VR- und AR-Systeme zu entwickeln, die den Formfaktor einer Sonnenbrille haben. Unabhängig von anderen Komponenten, die ebenfalls verbessert werden müssten, würden laut Douglas Lanman noch mindestens zehn Jahre dauern, bis man über Displays verfügt, die dem Auge eine reale Welt vortäuschen könnten.

Dass er zu dieser Zukunft etwas beitragen kann, fasziniert Matsuda. Er sammelte früh Erfahrungen im Bereich der Tricktechnik und hat seither großes Interesse daran, Technologien zu entwickeln, die nie dagewesene Bilderwelten ermöglichen.

Virtual Reality befinde sich laut Matsuda an einem Punkt, an dem sich die technischen Möglichkeiten rapide entwickeln und auf diese Weise fortlaufend neue Erfahrungen schaffen.

Herkömmliche Spezialeffekte interessieren Matsuda nicht mehr, weil diese hochgradig industrialisiert seien. Hier ginge es mehr um Effizienz und Arbeitsteilung als um Kreativität und Erfindungsreichtum.

“Es stellt sich heraus, dass ich das, wonach ich im Bereich der visuellen Effekte suchte und das in den 80er- und 90er-Jahren möglicherweise existierte, exakt in der heutigen VR-Forschung finde”, sagt Matsuda.

| Featured Image: Oculus | Source: Oculus Blog

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