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12.03.1993 - 

Virtuelle Realitaet - der Stoff, aus dem Alltagstraeume sind

Mit Cybernauten auf Reisen durch neue kuenstliche Welten

Der in elegantem Grau gekleidete Herr erhebt sich von seinem Stuhl, nimmt seine ueberdimensionierte Brille ab, zieht einen duennen, schwarz verkabelten Handschuh aus, legt ihn sorgfaeltig neben die Brille auf den Tisch, holt eine Diskette aus dem Laufwerk des Computers und steckt sie in seinen Aktenkoffer. Mit einem vertraeumten Laecheln verlaesst er das Architekturbuero und kehrt in die Fuehrungsetage seines Unternehmens zurueck.

Der geschaeftige Manager hat in den letzten fuenfundzwanzig Minuten viel Geld gespart. Bei der Einrichtung seines zukuenftigen Schulungszentrum konnte er, bevor auch nur eine einzige Baugrube ausgehoben wurde, Moebel ruecken und probesitzen, die Stuehle farblich verschieden gestalten, die Beleuchtungsverhaeltnisse in den Bueroraeumen anpassen und fuer sein Besprechungszimmer die abenteuerlichsten Farbkombinationen durchspielen - voellig unverbindlich. Er hat dazu keinen einzigen Bau- oder Lieferauftrag vergeben, denn die Einrichtung fand im Computer statt.

Virtuelle Realitaet bald auch im Wohnzimmer

Vollmundige Prophezeihungen und Horrorvisionen von dreidimensionalen Spielhoellen, virtuellen Kriegsspielen und Teledildonik (Teledildonik ist ein Neologismus von englisch "dildo", kuenstlicher Phallus) haben seit knapp zwei Jahren oeffentliche Resonanz. Der Begriff virtuelle Realitaet (VR) ist gesellschaftsfaehig, Anbieter haben ihren baldigen Einzug in bundesdeutsche Wohnstuben ankuendigt.

In seinem juengst auf deutsch erschienenen Buch "Faszination virtueller Welten" (inklusive FD und 3D-Brille, erschienen im Tewi-Verlag, Muenchen) verspricht der amerikanische Software- Entwickler Nicholas Lavroff einen High-Tech-Bummel im Sparformat. Die beigelegte Demoversion erlaubt dem vormaligen Leser und jetzigem Cybernauten, mit verschiedenen Perspektiven durch eine virtuelle Stadt zu gehen, zu fliegen und zu fahren, ausserirdische kuenstliche Welten zu erforschen, Fluege zu simulieren und auch dreidimensionale Drahtmodelle zu kreieren und manipulieren.

Die Eroberung des Cyberspace (kybernetischer Raum) zielt dabei - in der Reihenfolge ihrer Bedeutung - auf die computergestuetzte Verarbeitung und Konstruktion von Bildern, Klaengen, Ertastetem, Gerochenem und Geschmeckten. Was den Begriff Multimedia tatsaechlich rechtfertigen wuerde.

Kalifornischer Sonnenstich oder deutscher Geschaeftssinn? Konnten die digitalen LSD-Ersatztrips des amerikanischen Cyberspace-Gurus Jaron Lanier noch als charmante, aber postpubertaere Spinnerei eines in die Jahre gekommenen Hackers abgetan werden, so arbeiten jetzt fuehrende Entwickler von vier bundesdeutschen Instituten der Fraunhofer-Gesellschaft (FhG), die nicht gerade der Unseriositaet verdaechtig sind, fieberhaft an der Realisierung der multimedialen Vision. Dazu haben sie seit Beginn dieses Jahres gemeinsam ein "Demonstrationszentrum Virtuelle Realitaet" ins Leben gerufen.

Eine auf fuenf Jahre geplante und gefoerderte Unternehmensberatung soll vor allem mittelstaendischen Unternehmen die Anwendungsmoeglichkeiten praktisch demonstrieren.

Ein realistisches Anwendungsszenario einer aktiven Beteiligung der Auftraggeber bereits in der Planungsphase sieht gegenwaertig folgendermassen aus: Ein Architekt oder Bautraeger bringt seine fertigen Entwurfsdaten, die im hauseigenen Computer konfiguriert werden, auf der Floppy mit. Ergebnis ist eine ansprechende Praesentation. Wird im naechsten Schritt der Entwurfsprozess mit einbezogen, findet das Design nicht mehr zwei-, sondern bereits dreidimensional statt - wozu das Programm "Genesis" entwickelt wurde.

Ein solches virtuelles Prototyping zielt auf eine funktionale Simulation bereits in der fruehen Konstruktionsphase. So kann beispielsweise eine virtuelle Bohrmaschine mit einem imaginaeren Handschuh angefasst werden, die dazu gehoerenden Geraeusche werden simuliert. Ebenso kann der Nutzer einen Schalter betaetigen und in eine virtuelle Wand bohren.

Skywriter schafft die perfekte Illusion

Das Stuttgarter Fraunhofer-Institut fuer Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) mit seinen guten Kontakten zu Architekturbueros sowie zur Bueromoebel- und Bueroausstattungsindustrie konzentriert seine Forschung auf Projekte im Bereich Buero- und Gebaeudeplanung, Inneneinrichtung und Moebeldesign.

Hingegen geht es dem Fraunhofer- Institut fuer grafische Datenverarbeitung (IGD) in Darmstadt in erster Linie um den Entwurf einer neuen, dreidimensionalen Mensch- Maschine-Schnittstelle, welche die traditionelle zweidimensionale Konzeption mit Maus und Fenstertechnik ueberwindet. (Siehe Seite 106)

Als Rechnerausstattungen verfuegen die beiden Fraunhofer-Institute ueber die aeusserst leistungsfaehigen Skywriter von Silicon Graphics, welche das virtuelle Bild des Nutzers nicht nur 30- bis 60mal pro Sekunde neu berechnen, sondern gleichzeitig zwei voneinander unabhaengige Bilder - die rechte und linke Version einer Stereoansicht - erzeugen: die perfekte Illusion.

Kosten: mindestens eine halbe Million

Noch koennen sich diese Spielerei nicht alle Bautraeger, geschweige denn Architekten leisten. Fuer eine komplette Erstausstattung ist mindestens eine halbe Million Mark auf den Tisch zu blaettern. Um dem Anwender die Illusion einer dreidimensionalen, kuenstlichen Welt glaubhaft zu vermitteln, bedarf es neben der entsprechenden Hardware naemlich vor allem zusaetzlicher Eingabemedien und Requisiten.

Den Blick in den virtuellen Raum ermoeglicht ein Datenhelm, das Head-Mounted Display (HMD) beziehungsweise Eyephone. Er hat zwei Aufgaben zu erfuellen: Zum einen projizieren zwei LCD-Farbmonitore im Miniformat die vom Computer erzeugten Bilder vor die Netzhaut, was einen dreidimensionalen Effekt zur Folge hat. Zum anderen registrieren eingebaute Sensoren die Kopfbewegungen und die Blickrichtung des Cybernauten und sorgen damit in Sekundenbruchteilen fuer ein perspektivisches Mitgehen des konstruierten Bildes.

Die ersten Bemuehungen in dieser Richtung datieren auf die 60er Jahre und sind untrennbar mit dem Namen Ivan Sutherland verbunden. Er baute 1968 an der Universitaet von Utah das erste funktionsfaehige HMD, das eine topographische Karte der USA zeigte.

Marktchancen in der Unterhaltungsindustrie hatte dieses Geraet freilich nicht: Es war sehr schwer und hing furchterregend verkabelt wie ein Damoklesschwert von der Decke.

Heute ist die US-Luftwaffe der beste Kunde der daraus hervorgegangenen, drei Millionen US-Dollar teuren "High-end computer-graphics simulation machine". Bezeichnenderweise fanden die Vorbereitungen und Trockenuebungen fuer "Desert Storm" gegen den Irak an Simulatoren statt, die das grafische Equipment von Sutherland nutzten. Fuer die Flugzeugpiloten waren dabei die digitalen Demos kaum noch von Filmen zu unterscheiden. Sie simulierten sogar die Staubwolken, welche die Lastwagen im Wuestensand aufwirbelten.

Ein weiteres Reisenecessaire der Cybernauten ist der Datenhandschuh. Nach der Aera der Maus und des Trackballs erfordert der leichte, mit Kabeln versehene Datenhandschuh (Data-Glove) keine Beruehrungen und kein Anfassen mehr. Seine Sensoren messen den Beugungswinkel jedes Fingergelenks, den Grad des Abknickens am Handgelenk und den Spreizwinkel zwischen den Fingern. Indem Handbewegungen und Gesten mittels Glasfaseroptik in Navigationsbefehle uebersetzt und an den Rechner weitergeleitet werden, bewegt sich der Nutzer mit einer definierten Zeichensprache durch den Raum.

Alternative VR-Eingabemedien reagieren hingegen auf Beruehrung und Manipulation. Dazu zaehlen beispielsweise die an der Armlehne eines Sessels befestigte Sensorkugel oder auch eine Spacemouse. Letztere verfuegt ueber sechs Freiheitsgrade (Zoomen, Schieben und Drehen mit einem Handgriff; mit Nicken und seitlichen Bewegungen sind nur zwei Freiheitsgrade abgedeckt) und vereinigt die Funktionen einer herkoemmlichen Maus mit denjenigen eines Geraets zur Bewegungssteuerung von 3D-Grafikobjekten.

Motorradfahrt durch Manhattan

Die Spacemouse geht aus Arbeiten der Deutschen Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen hervor, deren Forschungen zur Fernsteuerung eines Robotergreifers mit sechs Freiheitsgraden bereits in die 60er Jahre zurueckreichen. 1986 nahmen die Firmen Isra in Darmstadt (Roboter) und CIS in Viersen (Grafik) den Lizenzvertrieb auf: Einige hundert Kugelsysteme zum Preise von 2500 bis 6000 Mark wurden bislang verkauft, in den USA erhielt die CIS-Version der DLR-Kugel eine Auszeichnung als Produkt des Jahres.

Um dem Nutzer ein Hineinfinden in die virtuelle Welt zu erleichtern, sind auch Stuehle oder Geraete in der Art eines heimtraineraehnlichen Fahrrads denkbar. Auch hier gibt es einen betagten Ahnen, naemlich Morton Heiligs "Sensorama Simulator" aus dem Jahr 1961. Auf diesem fuer Spielhallen konzipierten Zweirad wurde dem Fahrer der stereoskopische Endlosfilm einer Motorradfahrt durch Manhattan inklusive Pizzaduft und Schlagloechern auf die binokulare Sichtbrille gespielt.

Kleinere Firmen draengen in den Markt

Neben Fraunhofer-Instituten, DLR und Gesellschaft fuer Mathematik und Datenverarbeitung (GMD) versuchen inzwischen einige kleinere Firmen, sich mit Produkten und Dienstleistungen auf dem Markt zu plazieren:

- Die ArtiCom e.V. in Berlin unter der Leitung von Professor Bannwart entwarf in Zusammenarbeit mit der Telekom auf Basis der VPL-Ausruestung unterirdische Etagen des Potsdamer Platzes in Berlin.

- Die Hamburger Megabrain GmbH vertreibt komplette VR-Anlagen der amerikanischen Firma Sense8 inklusive Datenhelm, Boards, Spaceball und Software und bietet daneben Schulungen und Praesentationen an.

- Die Media Systems in Karlsruhe kuemmert sich neben der Distribution von Sense8-Produkten um die Realisierung von Visualisierungsstudien.

Einen Schlag musste die amerikanische VR-Szene Ende letzten Jahres hinnehmen: Deer franzoesische Ruestungskonzern Thomson uebernahm die grosse Mutter VPL, die lange Zeit die einzigen kommerziell erhaeltlichen Datenhandschuhe und Helme vertrieben hatte.

Thomson hatte bereits Anfang 1992 wichtige Patente des Firmenchefs Jaron Lanier erworben. Lanier wurde samt seinem in der Entwicklung beschaeftigten Mitarbeiterstabs gefeuert. Auf dem Weg zum interpersonalen, interaktiven und interdimensionalen Interface nach den Ideen von Timothy Leary ist die amerikanische VR-Szene dennoch einige Schritte weiter.

Eine wachsende Zahl von Firmen tritt aus dem Schatten VPLs und versucht, mit eigenen Produkten ein Stueck vom virtuellen Kuchen zu ergattern:

- CAE Electronic Ltd., Virtual Research, Pop-Optix Labs, Gyration Inc. und StereoGraphics konkurrieren im HMD-Bereich.

- MacPherson Ave, CiS, Logitech Inc. und Spaceball Technologies produzieren Eingabemedien vom Joystick bis zur 6D-Maus.

- Metaware Inc., Phar Lap Software Inc. und Sense8 Corp. vertreiben die erforderlichen Compiler, Extender und Steuerungsprogramme.

- Lauffaehige Autorensysteme sind bei Straylight, The Vivid Group und Vream erhaeltlich.

- Waehrend Silicon Graphics als Standardhardware firmiert, liefert Division Ltd. spezielle Transputer fuer VR-Applikationen.

- Nach dem Aus fuer VPL bleibt, zumindest was die Softwareseite angeht, der einzige VR-Pionier der ersten Stunde die ebenfalls in Kalifornien beheimatete Autodesk Inc. Neben Firmen wie Sense8 Corp. und Simgraphics Engineering Corp. bietet das mit AutoCAD bekannt gewordene Softwarehaus in erster Linie VR-Gesamtloesungen an.

Ob sich die dreidimensionale Hexerei aus dem Computer in der Bundesrepublik zu einer wirtschaftlichen Alternative fuer die gar nicht virtuellen, sondern realen konstruktiven Entwurfs- und Praesentationsprobleme von Ingenieuren mausern wird, bezweifeln vor allem etablierte Softwarehersteller im Architektur- und Baubereich nicht. Vorausgesetzt allerdings, dass die Anwender auf das teure Brimborium wie Datenhelm und -handschuh verzichten koennen.

So gehoert fuer Reimer Grundmann, Mitarbeiter des Muenchner Anbieters von Bau-CAD-Software Nemetschek, eine 3D-Animation und Visualisierung bereits seit zwei Jahren zum Alltagsgeschaeft - ohne Datenhandschuh und -helm.

Der Bedarf muss noch gesucht werden

Visualisierungsanwendungen sind in die hauseigenen Konstruktionsprogramme Allplan und Allplot komplett integriert und erlauben ebenso eine Nutzung als Entwurfswerkzeug, womit ein Wandern durch die entworfenen Gebaeude moeglich ist.

Problematisch ist nicht in erster Linie, dass der tatsaechliche Bedarf an VR-Einsaetzen bei dem potentiellen Klientel nicht nur geweckt, sondern erst gesucht werden muss. Bedenklich stimmt vielmehr die Euphorie und der Glanz in den Augen von VR- Protagonisten wie auch von erwartungsvollen Einsteigern, mit der sie von den anonymen und isolierten Kommunikationsraeume sprechen, in denen man so herrlich konsequenzlos konstruieren, bauen, fliegen, fluchen und auch morden kann.

*Nina Degele ist freie Fachjournalistin in Muenchen.