Augmented Reality (AR)

Unter Augmented Reality (erweiterter Realität) versteht man die computergestützte Erweiterung der Realitätswahrnehmung. Diese Information kann alle menschlichen Sinnesmodalitäten ansprechen.
AR-Anwendungen sind aktuell über Webcam, POS-Kiosksysteme und Smartphones abrufbar. (Vertiefende Informationen erhalten Sie am Fuße dieser Seite)

Wir möchten Ihnen von dieser Web-Seite aus den Zugang zu jenen Agenturen verschaffen, die durch diverse Aktivitäten bereits über spezifisches Know-how in Sachen Augmented Reality verfügen und das auf ihren Homepages zum Ausdruck bringen.

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Kreativagentur Thomas, GZ: global advanced technology

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Wikipedia Veröffentlichung zum Augmented Reality (Stand September 11) Autoren.

Unter erweiterter Realität (von engl. augmented reality) versteht man die computergestützte Erweiterung der Realitätswahrnehmung. Diese Information kann alle menschlichen Sinnesmodalitäten ansprechen. Häufig wird jedoch unter erweiterter Realität nur die visuelle Darstellung von Informationen verstanden, also die Ergänzung von Bildern oder Videos mit computergenerierten Zusatzinformationen oder virtuellen Objekten mittels Einblendung/Überlagerung. Bei Fußball-Übertragungen ist erweiterte Realität z. B. das Einblenden von Entfernungen bei Freistößen mithilfe eines Kreises oder einer Linie.

Definition und Abgrenzung
Im „Realitäts-Virtualitäts-Kontinuum“ (nach Paul Milgram et al. (1994)) sind die erweiterte Realität (augmented reality, AR) und erweiterte Virtualität (augmented virtuality) Teil der sogenannten gemischten Realität (mixed reality). Während der Begriff Augmented Virtuality kaum von der Fachwelt benutzt wird, werden Augmented Reality und Mixed Reality, selten auch Enhanced Reality, meist synonym verwendet. Im Gegensatz zur virtuellen Realität, bei welcher der Benutzer komplett in einer virtuellen Welt eintaucht, steht bei der erweiterten Realität die Darstellung zusätzlicher Informationen im Vordergrund. Für die visuelle Modalität führt dies zu wesentlich härteren Anforderungen an die Positionsbestimmung (Tracking) und Kalibrierung.

Unter einem AR-System (kurz ARS) versteht man das System der technischen Bestandteile, die nötig sind, um eine Augmented-Reality-Anwendung aufzubauen: Kamera, Trackinggeräte, Unterstützungssoftware usw.

Die Literatur verwendet meist die Definition der erweiterten Realität von Azuma (Azuma, 1997): Die virtuelle Realität und die Realität sind miteinander kombiniert (teilweise überlagert).

Interaktivität in Echtzeit
Reale und virtuelle Objekte stehen 3-dimensional zueinander in Bezug. Diese Definition hat zwei Nachteile:

sie stützt sich allein auf technische Merkmale
sie beschränkt sich auf nur einen Teilaspekt von AR.

Andere Arbeiten definieren AR als eine Ausweitung der Sinneswahrnehmung des Menschen durch Sensoren von Umgebungseigenschaften, die der Mensch selbst nicht wahrnehmen kann: Radar, Infrarot, Distanzbilder, usw.
Von der Trendforschung wurde zudem der Begriff Outernet eingeführt.

Anwendungen
Erweiterte Realität könnte in praktisch allen Bereichen des Alltags zum Einsatz kommen. Monteure könnten sich den nächsten Arbeitsschritt direkt in ihr Sichtfeld einblenden lassen; Soldaten oder Katastrophenhelfer könnten sich Ziele und Gefahrenzonen im Gelände anzeigen lassen und Designer könnten mit tatsächlich und virtuell anwesenden Kollegen am selben dreidimensionalen Modell arbeiten. Mit fortschreitender Technologie lassen sich futuristische Anwendungsszenarien erschließen: Elektronische Geräte, die nur virtuell existieren, aber auf echte Berührungen reagieren, künstliche Sinneserweiterungen wie den „Röntgenblick“ und Computerspiele in freiem Gelände.

Ein Beispiel für eine AR-Anwendung sind die in Echtzeit eingeblendeten virtuellen Marken bei Sportübertragungen: Verschiedene Entfernungen der Konkurrenten beim Ski-Springen, Weitwurf, usw. (Man beachte, dass dieses Beispiel oft keine Augmented-Reality-Anwendung nach der obigen Definition ist, da manchmal das interaktive Element fehlt.)
Hilfestellung bei komplexen Aufgaben, v. a. in Konstruktion, Wartung und Medizin durch Anzeigen von Zusatzinformationen (z. B. werden für einen Mechaniker die Teile eines Gerätes „beschriftet“, und er bekommt Arbeitsanweisungen) durch Darstellung nicht sichtbarer Elemente (z. B. intraoperativ in der Medizin, als „Röntgenblick“ für den Operateur, basierend auf vorheriger Tomographie oder aktuellen Bilddaten von Ultraschallgeräten oder offenen Kernspintomografen)

Mit Augmented Reality können digitale Planungsdaten effizient mit vorhandenen realen Geometrien abgeglichen werden. Die Technologie ermöglicht ferner den breiten Einsatz von digitalen Absicherungsmethoden bei der Kombination von digitalen Daten mit realen Prototypen bzw. Konstruktionen.
Head-up-Display einer F/A-18C Navigation im Gebäude, z. B. bei der Wartung von Industrieanlagen im Freien, z. B. für Militär oder Katastrophenmanagement im Auto (Darstellung von Navigationshinweisen in Abhängigkeit von der Verkehrslage in der Windschutzscheibe), im Flugzeug (Head-Up-Displays in Kampfflugzeugen sind eine der frühesten AR-Anwendungen überhaupt), Militär und Katastrophenmanagement (am Körper tragbare Systeme, die etwa Freund und Feind oder Brandherde anzeigen), Prospektion in Hydrologie, Ökologie, Geologie (Darstellung und interaktive Analyse von Karten und Geländemerkmalen, z. B. zur Ausbeutung von Bodenschätzen), Visualisierung von Architektur (Darstellung zerstörter historischer Gebäude; zukünftige Architekturprojekte), Simulation, z. B. Flug- und Fahrsimulatoren, Zusammenarbeit verteilter Teams Konferenzen mit realen und virtuellen Teilnehmern, gemeinsame Arbeit an simulierten 3D-Modellen, Unterhaltung Virtuelle Objekte in Museen und Ausstellungen, Spiele (z. B. ARQuake, EyePet (für PS3))

Zukünftige Anwendungen:
Erweiterung von PC-Betriebssystemoberflächen in die reale Umwelt: Programmfenster und Icons werden als virtuelle Geräte im realen Raum dargestellt und durch Blicke oder Zeigen mit dem Finger bedient.
Darstellung virtueller Geräte aller Art, z. B. Ersatz herkömmlicher Bildschirme, Gerätebedienfelder, dazu völlig neue Gerätetypen.
Mediale Anwendungen, wie pseudo-holografische virtuelle Bildschirme, virtuelle „Holodecks“, virtuelles Surround-Kino.
Ersatz von Handy- und Navigatorbildschirmen und Einblendung der Informationen direkt in die Umwelt, z. B. von Leitlinien direkt auf die Fahrbahn, sowie Erweiterungen, wie z. B. „Röntgenblick“ zur Darstellung verdeckter Ziele.
Darstellung virtueller Pflanzen, Tapeten, Ausblicke, Kunstwerke, Dekorationen, Beleuchtung usw. zur Verschönerung der alltäglichen Umwelt.
Bei allgemeiner Verbreitung von AR-Systemen auch virtuelle Schaufenster, Plakate, Verkehrsschilder etc.

Probleme
Performance: Nachführung der Bilder bei Bewegungen
Energieversorgung: Die momentan verfügbaren Akkus reichen noch nicht aus, um mobile Augmented-Reality-Systeme längere Zeit zu versorgen.
Sensor: Rauschen bei Bewegung, Drift, Abschattung des Trackingsystems (z. B. bei GPS, INS). Eine Kombination von z. B. GPS mit Trägheits- und optischer Navigation ist daher bei fortgeschrittenen Systemen üblich.
Daten: Verfügbarkeit, Authoring und hohe Komplexität der Daten
Visualisierung: Um die Einbettung der virtuellen Szene in die reale Szene möglichst überzeugend zu leisten, sind Daten notwendig, die die Umgebung auch in ihrer Geometrie beschreiben. Darauf aufbauend können dann virtuelle Schnitte durch reale Objekte gezeichnet und die Verdeckung der virtuellen Objekte durch die realen Objekte berechnet werden. Diese Geometriedaten sind jedoch nicht immer verfügbar oder aktuell.
Die vollständige Integration virtueller Objekte in reale Szenen erfordert das Ausblenden von Hintergrundteilen, damit die Objekte nicht durchsichtig erscheinen. Systeme, die die direkte Sicht vollständig durch Kamerabilder ersetzen (EyeTap) haben dieses Problem nicht, sind aber für sehr viele Anwendungen ungeeignet.

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