Wie funktionieren Augmented Reality Brillen?
Wie funktionieren Augmented Reality Brillen? Diese Frage ist für viele, die sich mit Augmented Reality befassen nahezu unumgänglich. Um zu verstehen, wie eine AR-Brille funktioniert, muss man aber zunächst verstehen wie AR funktioniert / was AR ist.
Wie funktioniert Augmented Reality?
Bei Augmented Reality werden virtuelle Objekte wie Text, Bilder oder Videos, in die reale Welt eingebunden um diese zu erweitern. Der Nutzer nimmt also seine reale Umgebung immer noch wahr. Bei der Virtual Reality hingegen wird das Sichtfeld des Nutzers hingegen vollständig durch eine Digitale Umgebung überlagert. Eine genauere Erklärung dazu findet ihr in unserem Beitrag „Was ist Augmented Reality? Eine (neue) Definition“.
Funktionsweise von Head Mounted Displays
Eine Möglichkeit, diese virtuellen Objekte in das Sichtfeld des Nutzers zu bringen sind Head-Mounted-Displays. Das sind Bildschirme, die direkt am Kopf des Nutzers befestigt werden. So funktionieren aber nicht nur Augmented Reality Brillen, sondern auch Virtual Reality Brillen.
Eine Augmented Reality Brille, wie die Microsoft HoloLens ist also grundsätzlich ein See-Through-Display, das am Kopf des Nutzers befestigt wird. Hierbei kann man zwischen optischen- und Video See-Through-Displays unterscheiden.
- Optisches See-Through: Durchsichtiges Display, das gleichzeitig eine Projektionsfläche darstellt, bei dem der Nutzer die reale Welt direkt Wahrnehmen kann und zusätzlich digitale Informationen eingeblendet bekommt. Eine andere Möglichkeit für optisches See-Through ist die Projektion der digitalen Objekte durch einen Laser in das Auge des Nutzers.
- Video See-Through: Beim Video See-Through kann der Nutzer nicht durch das Display schauen. Stattdessen wird über eine Kamera das Bild der Außenwelt aufgenommen. Dieses Bild wird dann flächendeckend auf die Projektionsfläche gelegt und durch digitale Elemente ergänzt. In diesen Bereich fallen Handys und Tablets sowie einige Digitalkameras.
Um die Umgebung wahrnehmen zu können, befinden sich in der Front der Brille zahlreiche Sensoren wie zum Beispiel Tiefenkameras oder Time-of-Flight-Kameras.
Time-of-Flight Kamera
Eine Time-of-Flight-Kamera hilft dabei die Tiefe des Raumes zu erfassen. Dafür sendet die Kamera für das menschliche Auge unsichtbare Lichtimpulse aus. Objekte im Raum, auf die die Kamera gerichtet ist, reflektieren dieses Licht und der Time-of-Flight-Sensor registriert, wie lange es dauert, bis die Lichtimpulse wieder zurück zur Kamera kommen. Je länger die ermittelte Zeit für einen Bildpunkt, desto weiter ist das Objekt entfernt. So kann die Augmented Reality Brille auch bei nicht so guten Lichtverhältnissen die Realität erfassen (mappen).
Die Augmented Reality Brille „HoloLens“ von Microsoft
Steuerung von Augmented Reality Brillen
Durch diese Kameras und Sensoren kann die Augmented Reality Brille die Umwelt ähnlich dreidimensional sehen, wie das menschliche Auge. Dadurch ist es der Brille möglich, digitale Objekte korrekt in der realen Welt zu positionieren. Die Kameras können bei der Erfassung der Umgebungserfassung außerdem durch Technologien wie zum Beispiel die Infineon-Radartechnologie unterstützt werden.
Für die Steuerung einer Augmented Reality Brille gibt es verschiedene Möglichkeiten. Im Fall der Microsoft HoloLens steuert der Nutzer das Gerät durch die Bewegung seines Kopfes bzw. seines Sichtfelds und durch Gestensteuerung. Die Google Glass lässt sich durch einen Touchscreen an der Seite des Geräts sowie durch Eyetracking und Blinzeln des Nutzers steuern. Andere Smart Glasses lassen sich außerdem durch Controller oder das Smartphone bedienen.
Wie funktionieren Augmented Reality Brillen? Fazit
Augmented Reality Brillen sind also See-Through-Displays, die vom Nutzer wie eine Brille getragen werden. Durch verschiedene Kameras in den AR-Brillen wird die Umgebung gescannt um digitale Elemente in die Reale Umwelt des Nutzers einbetten zu können.
