Augmented Reality – DESIGN AND RESEARCH '17

Geschichte und Entwicklung der Augmented Reality

Die Geschichte der Augmented Reality beginnt bereits in den 1960er Jahren, wo sie zur gleichen Zeit mit der Virtual Reality entwickelt und erforscht wurde.

Ivan Sutherland’s Head-Mounted Display, 1968

Das erste „Head-Mounted-Display“ (HMD), welches lediglich simple computer-generierte Grafiken darstellen konnte, wurde von Ivan Sutherland im Jahr 1968 entwickelt. Unter Head-Mounted-Displays werden Projektionseinheiten verstanden, wobei die eigentliche Projektion direkt und unmittelbar auf beide Augen stattfindet.

1974 schaffte Myron Krueger eine neue Innovation mit dem sog. „Artificial Reality Laboratory“ namens „Videoplace“. Darin fand sich der Benutzende durch kombinierte Projektoren und Video-Kameras in einer interaktiven Umgebung wieder.

Ein weiteres wichtiges Ereignis geschah im Jahr 1990, wo Tom Caudell den Begriff „Augmented Reality“ schuf.

Nur zwei Jahre später, im Jahr 1992, wurde eines der ersten AR-Systeme für den Gebrauch der Air-Force veröffentlicht. Mit einer stählernen Apparatur, welche den gesamten Oberkörper umfasste, konnten beispielsweise virtuelle Szenarien aus einer sicheren Distanz für den Ernstfall geprobt werden. Somit konnten Gefahrensituationen und das richtige Verhalten erlernt und geübt werden.

1993 wurde das System „KARMA“ vorgestellt, welches mit einer wissensbasierten Augmented Reality arbeitet. Das System konnte beispielsweise Schritt-für-Schritt-Anleitungen für Reparaturen oder Wartungen an Geräten wie z. B. einem Drucker anzeigen.

Sicht auf das Baby in Echtzeit im Bauch der werdenden Mutter, 1994

Im Jahr 1994 wurde das erste Augmented Reality Theaterstück „Dancing in Cyberspace“, produziert von Julie Martin, auf die Bühne gebracht. In diesem Stück tanzten zahlreiche Akrobaten um virtuelle Objekte herum.
Im selben Jahr wurde an der Universität von North Carolina eine medizinische AR-Applikation veröffentlicht, welche das ungeborene Baby im Bauch der schwangeren Mutter in Echtzeit anzeigen kann.

Die NASA schaffte eine weitere Innovation für Augmented Reality im Jahr 1999. Das X-38 Spacecraft wurde ausschließlich mittels eines „Hybrid Synthetic Vision“-Systems geflogen, welches AR verwendete, um Kartensysteme zu überlagern und somit eine erweiterte Navigation während des Fluges zu ermöglichen.

Um die Jahrhundertwende wurde das „ARToolKit“, entwickelt von Hirokazu Kato auf den Markt gebracht. Dieses Toolkit beinhaltet eine open-source Software-Bibliothek, womit durch einen Video-Tracker unterschiedliche Computergrafiken mit der Videoaufnahme in Echtzeit überlagert werden konnten.

Die mobile Form der Augmented Reality begann allerdings erst ab dem Jahr 2008, in welchem der erste AR-Browser namens „Wikitude“ veröffentlicht wurde. Mit der Applikation konnte jeder Smartphone-Nutzer die Augmented Reality zu sich nach Hause holen oder auch selbst neue Innovationen schaffen.

Doch erst mit der Veröffentlichung des iPhone 3GS im Jahr 2009 schaffte die Augmented Reality den Durchbruch zur Verwendung für die breite Masse. Das Smartphone verfügte über die notwendigen Sensoren, sowie eine enorme Leistungssteigerung für die Ausführung von AR-Applikationen.

AR Technologien

Hardware:
Smartphone / Tablet
Bei mobilen Geräten wirkt das Display wie ein magisches Fenster zur Augmented Reality. Die Anforderungen speziell bei Smartphones und Tablets setzen eine hohe Leistung, sowie die notwendige Sensorik voraus. Diese Anforderungen werden bei heutigen Geräten wie beispielsweise iPhone, iPad oder Android-Geräten mittlerweile als Standartausstattung implementiert.

PC
Bei Computern oder Laptops arbeitet die Augmented Reality zusammen mit der Webcam des Geräts, um eine Verschmelzung der Realität mit computergenerierten Grafiken zu generieren.

Head-Mounted-Display / Glasses / Lenses
Speziell mit Head-Mounted-Displays, Brillen oder sogar Linsen wird eine starke Immersion durch die Augmented Reality geschaffen, da die AR einen Teil des Sichtfelds wird und virtuelle und reale Objekte miteinander harmonieren.
Zu den bekanntesten Head-Mounted-Displays zählen unter anderem „Microsoft HoloLens“, „Meta 2“, „Project Aura“ (in Entwicklung), „Goolge Glass“ (neue Version in Entwicklung), „Vuzix M100“, „Magic Leap“ (in Entwicklung).

Meta 2 Augmented Reality Development Kit

Software:
Augmented Reality Browser
Ein AR-Browser ist eine Anwendung für das Smartphone oder Tablet, um Zusatzinformationen im Kamerasichtfeld des Benutzenden anzeigen zu lassen. Der Browser kann mittlerweile auf jedem iOS- und Android-Gerät verwendet werden, bei Windows- und Blackberry-Phones gibt es derzeit allerdings noch Einschränkungen aufgrund der Hardware.
Zu den bekanntesten AR-Browsern zählen derzeit „Wikitude“ (2008), „Layar“ (2009), „junaio“ (2009), „Aurasma“ (2011) und „Blippar“ (2011). Die Besonderheit dieser Browser ist, dass Verlinkungssysteme eingesetzt werden, welche auf Inhalte von Kunden und Entwicklern zugreifen und somit fertiggestellte Projekte, Arbeiten, Modelle aufrufen und abspielen. Der Browser beinhaltet meist einen AR-3D-Viewer, wobei virtuelle 3D-Modelle in Echtgröße im Raum platziert werden, einen sog. Browser, welcher Zusatzinformationen zu bestehenden Objekten anzeigt, sowie auch einer Gaming-Sparte.
Meist wird ein Marker als Bilderkennung- oder Trackingmotiv vorausgesetzt, welcher über Augmented Reality erkannt wird und somit die Software einen Anhaltspunkt für die Position, Größe oder Skalierung eines gewünschten Objekts erhält. Zudem gibt es mit einem Trackingmotiv die Möglichkeit, sich um die 3D-Projektion zu bewegen.
Auch die GPS-Position des Benutzenden kann getrackt werden, um Details und Zusatzinformationen zu naheliegenden Gebäuden oder um eine erweiterte Navigation zu ermöglichen.

AR-Applikation
Eine AR-Anwendung ermöglicht das Anzeigen von Zusatzinformationen (wie z. B. Texteinblendungen, Video, Sound, 2D- und 3D-Inhalte) zu einem bestehenden Objekt, Produkt oder Standort und wird auch für Edutainment und Unterhaltung verwendet. Die Anwendungsbereiche von AR-Apps zieht sich vom Wohnzimmer bis in die freie Natur, von Zeitvertreib und AR-Games zu Navigation, Bedienungsanleitungen, Sternbildern und technischen Visualisierungen. Auch bei AR-Apps kann ein Marker als Trackingmotiv notwendig sein.
Für die Ausführung der Anwendung selbst ist keine Internetverbindung für die Bilderkennung und Darstellung der Inhalte notwendig. Bei dynamischen Inhalten wie z. B. Wetter, Ereignisse, Social Media allerdings ist eine Verbindung zum Internet sinnvoll.

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