Echte Stöße in der virtuellen Realität

VR-Headsets wie Oculus Rift bringen Nutzer audiovisuell in eine andere Welt. Noch fehlt es dort an physischen Eindrücken, doch ein neues Konzept könnte das mit relativ einfacher Technik ändern.

Stellen Sie sich vor, Sie kämpfen einen virtuellen Boxkampf, zum Beispiel gegen einen furchterregenden Gegner, der grade zu einem Schwinger gegen Ihren Kopf ausholt. Sie reißen die Handschuhe rechtzeitig hoch, um den Schlag abzuwehren, doch beim Auftreffen spüren Sie – nichts. Das stört die ansonsten immersive Erfahrung.

Impacto, ein von Forschern am Hasso-Plattner-Institut entwickelter Prototyp, soll diese Lücke in der virtuellen Realität schließen. Die Technologie besteht aus einem Armband mit einfachem haptischem Feedback (ein Tippen oder Vibration auf der Haut) sowie elektrischer Muskel-Stimulation, die den Arm des Trägers so bewegt, dass ein realistischer Eindruck eines Auftreffens entsteht.

„Es ist eine Art Illusion“, sagt Patrick Baudisch, Leiter des Labors für Human Computer Interaction, in dem das Gerät entwickelt wurde. „Wir wollen, dass Nutzer mit einem VR-Headset glauben, dass sie tatsächlich von etwas getroffen wurden.“

Das von Pedro Lopes angeführte Team simuliert diese physische Kraft, indem es den Effekt nachbildet, den sie in der Realität auf den Körper des Nutzers hätte. Dazu arbeiteten die Forscher mit einem Box-Spiel für das Headset Oculus Rift. Um das Gefühl eines auftreffendes Schlags zu vermitteln, entwickelten sie ein kleines Armband, das am Punkt des virtuellen Treffers physischen Druck erzeugt. Gleichzeitig stimuliert ein Paar von Elektroden den Bizeps-Muskel.

Das Ergebnis? „Man sieht, wie der Gegner zuschlägt, man fühlt etwas auf der Haut, und der Arm fliegt nach hinten“, sagt Baudisch. Insgesamt entsteht so der Eindruck, getroffen worden zu sein. Mit zusätzlichen Elementen lässt sich Impacto auch nutzen, um überzeugende Erfahrungen beim Schlagen eines virtuellen Baseballs oder Treten eines Fußballs zu schaffen – im Prinzip bei allem, was nach dem klassischen Newton'schen Prinzip von Aktion und Reaktion funktioniert. Noch ist die Illusion nur bei „Treffern“ von höchstens 200 Millisekunden Dauer überzeugend, doch das Team erforscht bereits, wie sich das Konzept mit kontinuierlichen Pulsen über längere Zeit erweitern lässt (zum Beispiel, wenn man bei einem virtuellen Autorennen an der Leitplanke entlang schrammt).

Anders als Oculus Rift ist Impacto bislang nur eine Machbarkeitsstudie, die zeigen soll, dass die Kombination mehrerer kleiner haptischer Schnittstellen nahtlose immersive Erfahrungen ermöglicht, die ansonsten sperrige und teure Technik erfordern würden. „Traditionelle Methoden für die Stimulation von Muskeln arbeiten mit Motoren und Batterien, lassen sich aber nicht gut skalieren“, erklärt Baudisch. „Wenn man eine virtuelle Erfahrung für den ganzen Körper erzeugen möchte, vielleicht sogar mit großer Kraft, wird man bald bei einem System wie bei Sigourney Weaver in Aliens landen, wo die betroffene Person in einem riesigen Exoskelett steckt. Die Idee hinter Impacto ist, dass wir doch schon ein Skelett haben – nutzen wir das doch einfach.“

Baudisch versteht Impacto als Prototypen für künftige Spiel- oder Telepräsenz-Schnittstellen – eine Vision für „Post-Wearable-Technologie“, wie er sagt. Headsets wie Google Cardboard machen die visuellen Aspekte von virtueller Realität billiger und verbreiteter. Um vollständig immersive Erfahrungen zu schaffen, müssten auch die anderen sensorischen Aspekte folgen.

Noch aber ist es für die Entwickler wichtiger, „die grundlegende audiovisuelle Verbindung zum Nutzer in der Griff zu bekommen“, sagt Sean Whitmore, Analyst bei Greenlight VR, einer auf die VR-Branche spezialisierten Beratungsfirma. Haptische und Force-Feedback-Systeme dürften deshalb nicht vor 2020 in den Mainstream kommen. Dennoch: „Der Ansatz, mehrere sensorische Stimuli zu kombinieren, um einen bestimmten Effekt zu erzeugen, ist spannend“, sagt Judy Vance, Maschinenbau-Professorin am Virtual Reality Center der Iowa State University. „Fred Brooks hat einmal geschrieben, dass die virtuelle Realität da ist, wenn man den Gang eines virtuellen Flugzeugs entlanggehen und sich dabei den Zeh an einem Sitz stoßen kann. Mit dieser Technologie wäre das möglich.“

(sma)