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Die Geschichte der Virtual Reality reicht bis in das späte 18. Jahrhundert zurück. In diesem Artikel erfährst du, wie aus einem einfachen 3D-Bild eine virtuelle Welt entstand.
Das Eintauchen in fremde, fantastische Welten fasziniert unser menschliches Wesen seit langer Zeit. Virtual Reality bietet uns hierfür eine recht unkomplizierte technische Möglichkeit. Doch wie kam es überhaupt zu solchen technischen Möglichkeiten? Im Folgenden soll zunächst auf die Urahnen der VR eingegangen und die Pioniere der Achtziger und ihre Visionen näher vorgestellt werden. Darüber hinaus wird geklärt wie die Virtual Reality den Sprung in den Massenmarkt absolvierte.
Im Jahre 1788 stellt der irische Maler Robert Barker ein 360-Grad-Rundbild in Edinburgh aus. Die Ausstellung erregte schnell die öffentliche Aufmerksamkeit und wurde 1792 schließlich unter dem Namen “The Panorama” nach London verlegt. Hierfür fertige Barker eine 15 Meter hohe und 100 Meter lange Leinwand an. In der Mitte dieses Rundbaus errichtet er eine erhöhte, zylindrische Plattform. Wer das Panoramabild komplett erfassen wollte musste sich um seine eigene Achse drehen.
1838 entwickelt der englische Physiker Charles Wheatstone das erste Stereoskop der Welt. Dieses anfangs noch recht sperrige Konstrukt bestand aus einem Holzbrett, in dessen Mitte zwei Spiegel in einem 45-Grad Winkel befestigt wurden. Seitlich davon wurden Bilder angebracht. Im Jahre 1849 wurde das Stereoskop von David Brewster weiterentwickelt. Dieser fertigte eine Box an, in die man durch zwei Linsen blickt. Über eine seitliche Klappe wurde die Position der eingesetzten Bilder verändert. Seine Weiterentwicklung stellte Brewster 1851 der Öffentlichkeit vor. Jahrzehnte später ist die Produktion von Stereoskopen eine weltweite Industrie.
Der Orgelbauer Edward Link entwarf 1929 den ersten rudimentären Flugsimulator, den “Link-Trainer”. Dieser bestand aus einer abgedunkelten Kabine. Über einen beweglichen Motor konnten Dreh-, Kipp- sowie Schaukelbewegungen realisiert und über Lautsprecher Motorengeräusche abgespielt werden. Ab 1934 wurde der “Link-Trainer” vom Army Air Corp für Schulungszwecke eingesetzt.
Stanley G. Weinbaum beschreibt 1935 in seinem Buch “Pygmalion’s Spectacles - A Short Story” das Prinzip der VR-Brille. Der Protagonist Dan Berk trifft auf einen merkwürdigen Wissenschaftler, der ihn eine wundersame Brille ausprobieren lässt. Mit deren Hilfe wird er in eine fiktive Welt versetzt, mit der und dessen Einwohnern interagiert werden kann.
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Im Jahre 1955 konzipierte der Philosoph, Erfinder und Filmemacher Morton Heilig einen Arcade-Automaten, in dem stereoskopische 3D-Filme abgespielt werden können. Eine vibrierende Lenkstange, ein beweglicher Sitz und Stereosound sollten dem Zuschauer ein immersives Erlebnis ermöglichen. 1962 lässt es sich das Konzept unter dem Namen “Sensorama” patentieren. Doch ein Erfolg auf dem Markt blieb aus. 1965 beschreibt der Informatiker Ivan Sutherland das Konzept einer simulierten Welt, in der Nutzer mit Objekten interagieren können, ohne dabei auf die Regeln der Physik zu achten. Ein Computer liefert dabei die benötigten haptischen und visuelle Reize. Sein Konzept trägt den Namen “The Ultimate Display”. Zusammen mit dem Studenten Bob Sproul entwickelte Sutherland 1968 eine mit Computern verbunden Datenbrille. Die an der Decke befestigte Konstruktion erzeugte über Stahlröhren ein virtuelles Bild, welches über Spiegel direkt auf die Augen des Nutzers projiziert wurde. Aufgrund des Gewichts trug die Konstruktion den Kosename “Sword of Damocles”.
Eric Howlett entwickelte 1980 das sogenannte “LEEP Panoramic Photography System”, ein stereoskopisches Fotografie-System. Dieses besteht aus einer Weitwinkel-Kamera und einem Betrachtungsgerät, das ein Sichtfeld von bis zu 140 Grad erreicht. Der MIT-Absolvent und Musiker Thomas G. Zimmermann reicht im Jahre 1982 ein Patent für einen optischen Flex-Sensor ein. Dabei handelt es sich um einen Handschuh, welcher die Fingerbewegungen mit hilfe von Lichtbrechung ermitteln kann. Zusammen mit Jaron Lanier gründet Zimmermann 1984 das Unternehmen VPL Research, welches mit seinen innovativen Entwicklungen Pionierarbeit für die heutige VR leistete. So entwickelte man beispielsweise eine eigene Programmiersprache speziell für VR-Anwendungen. Darüber Hinaus fokussierte sich VPL auf die Weiterentwicklung des Datenhandschuhs. Dieser konnte nun unter anderem mittels eines Ultraschall-Tracking-Systems eine dreidimensionale Positionserkennung der Hände durchführen. 1985 erarbeitet die NASA ein Konzept für eine VR-Brille, das sogenannte “Virtual Environment Display System”. Dabei handelte es sich um einen Motorradhelm, an den ein 120°-Weitwinkel-Anzeigesystem sowie Sensoren für eine Bewegungssteuerung montiert wurden. Mit Hilfe des Systems sollten beispielsweise Ingenieure ihre Konstrukte in einer simulierten Umgebung betrachten können. Ab 1986 entwickelte man in einer Kooperation mit VPL Research weiter und nutze den “Data Glove” als Eingabegerät. VPL Research entwickelte den “Data Glove” zu einem Datenanzug weiter. Dieser wurde primär in der Filmindustrie zusammen mit Motion Capturing Systemen eingesetzt. In der Zusammenarbeit mit der NASA entstand 1987 schließlich die erste kommerzielle VR-Brille. Diese trug den Namen “Eye-Phone HRX” und wurde aufgrund des hohen Stückpreises vorrangig von Firmen und in der Wissenschaft eingesetzt. Jedoch konnte sich das System nicht durchsetzen und VPL Research meldete im Jahre 1990 Konkurs an. Zum Weihnachtsgeschäft 1989 bringen der Spielzeughersteller Mattel und Nintendo den sogenannten “Power Glove” auf den Markt. Dabei handelt es sich um einen zu einem Controller abgespeckten Datenhandschuh für den NES. Grundlage dieses war der “Data Glove” von VPL. Bereits ein Jahr später, im Oktober 1990, stellt Nintendo die Herstellung des “Power Glove” wieder ein. Grund hierfür waren die geringen Verkaufszahlen sowie technische Probleme im Bezug auf die Steuerung.
Dr. Johnathan Waldern, Terry Rowley, Al Humbrich und Richard Holmes gründen zusammen im Jahre 1987 W-Industries. Zunächst entwickelt die Firma mehrere einfache VR-Systeme, basierend auf einem Amiga 2000. Im März 1991 stellt man schließlich die VR-Arcades 1000CS und 1000SD vor. Beide Systeme basieren auf dem neuen AMIGA 3000 Rechner und einer VR-Bille mit LC-Display. In der 1000SD-Einheit sitzt der Spieler ähnlich wie in einem Autoscooter. Bei der 1000CS-Einheit steht der Nutzer hingegen auf einer runden Plattform, welche von einem Plastik Geländer begrenzt wird. Kurz nach Release der Automaten veröffentlicht W-Industries zusätzlich den “Touch Glove” als eigenes Eingabegerät.
W-Industries entwickelte in den folgenden Jahren ihre VR-Arcade Systeme erfolgreich weiter. Das 2000CS System war vom Design deutlich schlanker und basierte auf einem für damalige Verhältnisse rechenstarkem IBM Computer. In Kooperation mit IBM entwickelt W-Industries 1994 das PC-VR-System „Project Elysium“. Dieses sollte vor allem Business-Kunden aus Architektur, Bildung sowie Wissenschaft ansprechen. Ein Jahr später versuchte das Unternehmen zusammen mit ATARI in den Heim Konsumentenmarkt vorzudringen. Jedoch scheitern die gemeinsamen Pläne und W-Industries, mittlerweile in Virtuality umbenannt, muss im Jahre 1997 Konkurs anmelden.
Im Jahre 2012 gründen Palmer Luckey, Michael Antonov, Brendan Iribe und Andrew Scott Reise zusammen die Firma Oculus VR. Ziel der jungen Gründer ist es technisch hochwertige VR zu einem fairen Preis anzubieten. Anfang 2013 werden die ersten Developer-Kits an Entwickler-Studios geliefert und John Carmack wird ein Teil des Teams. 2014 übernimmt Facebook das Unternehmen für circa drei Milliarden US-Dollar. Während der Präsentation von Windows 10 im Januar 2015 sorgte Microsoft für eine große Überraschung. Der Konzern kündigte eine holografische Brille namens “HoloLens” an. Genauer handelt es sich dabei um eine kabellose AR-Brille, welche virtuelle Objekte in die reale Umgebung einfügt. Im selben Jahr kündigen Valve und HTC auf dem “Mobile World Congress” die “HTC Vive” an. Mitte 2016 kommt diese fast zeitgleich mit der “Oculus Rift” auf den Markt. Des Weiteren veröffentlichte Sony pünktlich zum Weihnachtsgeschäft desselben Jahres die PlayStation VR für die PlayStation 4. Google und Samsung versuchen VR für jeden erschwinglich zu machen und setzen auf ein Smartphone als Display. Im November 2015 erscheint in Zusammenarbeit mit Oculus VR die “Samsung Gear VR”. Ein Jahr zuvor erschien bereits Googles Papp-Modell “Cardboard”. Jedoch kann sich Smartphone-VR bis heute kaum durchsetzen. In Utah eröffnet 2017 die VR-Spielhalle “The Void” erstmals ihre Pforten. Die Location vereint die virtuelle mit der tatsächlich Realität. Dazu wird in einer Halle ein virtuelles Spielfeld nachempfunden und mit echten Objekten, wie Wänden und Türen ausgestattet. Jedes physische Objekt erhält anschließend ein virtuelles Gegenstück. So wird die VR-Welt glaubwürdiger gemacht. Mittlerweile gibt es “The Void” in zahlreichen Großstädten der USA und Europa. Im Juni 2018 kommt mit der “Oculus Go” die erste autarke VR-Brille auf den Markt. Diese bietet dem Nutzer Flexibilität, Komfort sowie wie ein faires Preis-Leistungs-Verhältnis. Autarke VR-Brillen müssen nicht mehr mit einem Computer verbunden werden. Jedoch erkennt die Brille keine Bewegung im Raum und ist somit auf 360-Grad-Videos sowie einfache Spiele beschränkt. Ende des Jahres erschien dann eine weitere autarke VR-Brille, die “HTC Vive Focus”. Eine beigelegter Controller ermöglicht 2D-Handbewegungen im dreidimensionalen Raum. Dieser Ansatz führt bei den Nutzern zu einer stark eingeschränkten Immersion. Ein Jahr später wird dieses Problem mit der “HTC Vive Focus Plus” behoben. Im Frühjahr des Jahres 2019 erscheint das Upgrade der ersten Rift, die “Oculus Rift S”. Diese verfügt über ein hochauflösendes Display, überarbeitete Controller sowie ein integriertes Trackingsystem. Mit der “Oculus Quest” veröffentlicht Facebook noch im selben Jahr seine zweite VR-Brille. Zu den Highlights zählen mehr Bildpunkte, eine höhere Flexibilität sowie ein autarker Modus. Die Quest generiert innerhalb des ersten Jahres einen Software-Umsatz von Rund 100 Millionen US-Dollar - ein Rekord. HTC bringt im Oktober 2019 seine neue VR-Brille die “Vive Cosmos” auf den Markt. Die Raumorientierung übernehmen bei diesem Modell integrierte Kameras. Zu den Kinderkrankheiten zählen ein recht unpräzises Tracking sowie unhandliche Controller mit kurzer Akkulaufzeit. Ende des Jahres kommt es zum Bruch zwischen HTC und Valve. Valve entscheidet sich überraschend für einen Alleingang und entwickelt eine eigene Brille mit dem Namen “Valve Index”. Ein hoher Tragekomfort, die hohe Auflösung sowie ein ausgereiftes Tracking machen die Index zu einer der momentan technisch besten VR-Brillen. Etwas überraschend veröffentlicht Facebook im Oktober 2020 die “Oculus Quest 2”. Zu den technischen Verbesserungen gegenüber des Vorgängers gehören Bildwiederholraten von 120 Hertz sowie eine leistungsstärkere CPU und mehr integrierter Speicher.
Abschließend lässt sich festhalten, dass die Geschichte der Virtual Reality von Visionären und Ideen geprägt war, die oft ihrer Zeit voraus waren. Die meisten ambitionierten Projekte der Achtziger und Neunziger scheiterten beispielsweise an den technischen Limitierungen ihrer Zeit. Andere übernahmen sich völlig und ernüchternden ihre Kunden. Dennoch schaffte VR in den 2010er Jahren schließlich den Durchbruch und wurde massenfähig.
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