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Augmented Reality Hardware

AR Headsets 2020

Für Augmented Reality Headsets wurde in den letzten Jahren viel in Forschung und Entwicklung investiert. Sowohl große IT-Unternehmen als auch junge Start-Ups versuchten, AR Headsets als das nächste große Ding zu etablieren. Das Ziel ist, dass die reale Umgebung und virtuelle Objekte komplett miteinander verschmelzen. Virtuelle Objekte werden wie Hologramme im Raum dargestellt. Sie können mit den Händen verschoben und bearbeitet werden.

Ein großer Vorteil ist, dass man beide Hände frei zur Verfügung hat. Dadurch können AR Headsets zum Beispiel wichtige Informationen in der Produktion in Industrieunternehmen darstellen. Eine Spezialanwendung ist hier Remote Support, bei der ein Experte aus der Ferne visuelle Anweisungen gibt. Auch Design-Prozesse, bei denen mehrere Personen gemeinsam an einem virtuellen Objekt arbeiten, können intuitiv gestaltet werden.

Zwei Gruppen von AR-Headsets

AR-Geräte lassen sich in zwei große Gruppen unterteilen. Als Augmented Reality wird alles bezeichnet, bei dem virtuelle Informationen über die reale Umgebung eingeblendet werden. Das können komplexe 3D-Modelle sein, welche im Raum eingebettet werden, oder einfache 2D-Informationen wie Text und Bilder.

Dementsprechend lassen sich auch die Geräte einteilen. Bei 3D AR Headsets werden virtuelle 3D-Objekte in der Szene platziert. Diese Hologramme kann man dann wie echte Objekte aus allen Blickwinkeln betrachten und mit ihnen interagieren. Der reale Raum wird vollständig rekonstruiert, um virtuelle Objekte z.B. am Boden abstellen zu können, oder Informationen virtuell an eine Wand projizieren zu können.

Bei der zweiten Gruppe handelt es sich um 2D Geräte, welche 2D-Informationen als Overlay anzeigen. Diese Geräte werden oft als Smartglasses bezeichnet. Da sie die Umgebung nicht vollständig rekonstruieren, ist weniger Hardware notwendig. Die Smartglasses sind dadurch viel leichter als AR Headsets und sehen teilweise normalen Brillen schon sehr ähnlich.

In diesem Artikel beschäftigen wir uns nur mit der ersten Variante, den 3D AR Headsets. Aktuelle Smartglasses werden im nächsten Beitrag vorgestellt.

3D AR Headsets

Hierbei handelt es sich um Optical-See-Through Geräte. Das bedeutet, das Display ist transparent und man kann die echte Umgebung ganz normal mit den eigenen Augen sehen. Meistens wird die Umgebung etwas abgedunkelt, damit die virtuellen Objekte besser sichtbar sind.

Microsoft Hololens 2

Im Vergleich zur ersten Hololens wurde beim Nachfolger das Sichtfeld auf 43° x 29° erweitert. Die Interaktion mit dem Gerät wurde stark verbessert, indem die Hände des Benutzers erkannt werden. Dadurch sind viele neue Gesten möglich und man kann z.B. nach 3D-Objekten greifen und sie bearbeiten.

Als Betriebssystem wird eine spezielle Version von Windows 10 verwendet. Mit dem Mixed Reality Toolkit lassen sich Anwendungen entwickeln, die auch auf Windows VR Headsets laufen. Mit den Azure Spatial Anchors kann man virtuelle Elemente mit Android und iOS verknüpfen.

Die gesamte Hardware ist in das Headset integriert. Das Gerät ist so gestaltet, dass es über normalen Brillen getragen werden kann. Die HoloLens 2 ist momentan das beste Gerät für hochqualitative Anwendungen von Augmented Reality. Dafür hat sie auch einen hohen Preis und zur Zeit sind die Lieferzahlen noch sehr begrenzt.

Bildquelle: Microsoft

Magic Leap 1

Magic Leap hat vor allem mit beeindruckenden Werbefilmen, lange vor Veröffentlichung des Headsets, für Aufsehen gesorgt. Die hohen Erwartungen wurden dann nicht ganz erfüllt. Im Vergleich zur HoloLens 1 punktete man hauptsächlich mit einem größeren Sichtfeld. Die Auslagerung der Hardware in einen Taschencomputer macht die Brillen zwar leichter, aber dafür die Handhabung komplizierter. Als Betriebssystem wird ein eigenes Lumin OS verwendet, welches auf Linux- und Android-Komponenten aufbaut.

Magic Leap kann nicht über normalen Brillen getragen werden, aber es gibt Einsätze zum Korrigieren der Fehlsichtigkeit. Leider ist das Gerät nur in den USA und einigen wenigen europäischen Ländern verfügbar. Zuletzt wurde bekannt, dass viele Mitarbeiter gekündigt wurden (Bloomberg). Daher ist die Zukunft von Magic Leap momentan etwas ungewiss.

Bildquelle: Magic Leap

Andere Hersteller

2019 wurde von Lenovo das ThinkReality A6 vorgestellt. Das Gerät basiert auf Android und verwendet eine separate Box für die Rechner-Hardware. Erste Tests zeigten, dass das ThinkReality A6 einen ähnlichen Leistungsumfang wie die HoloLens 1 haben wird. Allerdings ist es noch immer nicht zum Kauf verfügbar und weitgehend von der Website verschwunden.

Die Daqri-Brille entwickelte sich aus dem Smart Helmet und war zusammen mit der zugehörigen Software auf Industrieanwendungen spezialisiert. Im September 2019 wurde die Entwicklung eingestellt. Schon im Jänner 2019 schlitterte Meta in die Insolvenz. Meta 2 hatte das mit Abstand größte Sichtfeld. Allerdings waren die Anwendungsfälle sehr beschränkt, da sie über ein Kabel mit einem Computer verbunden werden musste. Die Technologie wurde zwar von einer neuen Firma namens Meta View übernommen, allerdings gibt es seit über einem Jahr keine Neuigkeiten dazu.

Dreamworld bietet ein Headset namens Dream Glass 4K an. Vom Aussehen erinnert es ein bisschen an die HoloLens, aber es dient nur zur Projektion eines Bildschirms in den Raum. Man kann sich also Videos, Spiele und andere Anwendungen über die Brille ansehen. Es gibt aber keine 3D Rekonstruktion oder eine andere Interaktion mit der realen Umgebung.

Passthrough Headsets

Theoretisch ist es auch möglich, Augmented Reality Anwendungen mit VR Headsets auszuführen. Dabei handelt es sich um Passthrough oder Video-See-Through Displays. Eine Kamera am Headset nimmt die reale Umgebung auf und virtuelle Objekte werden gemeinsam mit dem Kamerabild am Display angezeigt.

Ein wesentlicher Nachteil ist, dass die Benutzer komplett hinter der Brille verschwinden, wodurch die visuelle Kommunikation zwischen Menschen eingeschränkt wird. Weiters gibt es immer eine kleine Verzögerung, bis das Videobild angezeigt wird. Nicht zuletzt ist es für die meisten Menschen angenehmer, die Realität in echt zu sehen als über ein Videobild. Vorteilhaft ist, dass die virtuellen Objekte klarer sichtbar sind und die reale Umgebung besser verdecken.

In der Praxis bieten die aktuellen VR-Brillen allerdings keinen Augmented Reality Mode an. Bei der Oculus Quest kann man zwar ein Schwarz-Weiß-Bild der Umgebung anzeigen lassen, aber das dient nur zur Orientierung des Benutzers. Generell fehlt es den meisten Geräten an den benötigten Kameras für Farbbilder und 3D-Rekonstruktion.

Kürzlich wurde das Lynx-R1 als erstes Standalone AR+VR Gerät vorgestellt. Mit dem Varjo XR-1 gibt es bereits ein ähnliches Produkt, welches aber an einen Computer angeschlossen werden muss. Das Lynx-R1 beinhaltet 3D-Rekonstruktion, Hand-Tracking, Eye-Tracking und kann sowohl für VR als auch für AR Anwendungen verwendet werden. Der Preis wird mit $ 1500 angegeben, derzeit sind aber nur Vorbestellungen möglich.

Von HTC wurde Anfang des Jahres ein eigenes XR-Modell in der Vive Cosmos Reihe angekündigt. Das XR-Modell ermöglicht mit zusätzlichen Kameras und einem Passthrough-Modus AR-Anwendungen. Es soll auch möglich sein, andere Vive Cosmos Modelle mit einer XR-Faceplate zu ergänzen. Bis jetzt ist das XR-Modell allerdings noch nicht verfügbar.

FOVOSGewichtPreis
Hololens 252°Win 10566 g$ 3.500
Magic Leap 150°Lumin OS316 g$ 2.295
Lynx R-190°Androidn.a.$ 1.500
ThinkReality A640°Android380 gn.a.
HoloLens 134°Win 10579 gn.a.
Daqri44°Linux335 gn.a.
Meta 290°Win (PC)500 gn.a.
Spezifikationen von verschiedenen AR Headsets. Lynx R-1 und ThinkReality A6 sind noch nicht verfügbar. HoloLens 1, Daqri und Meta 2 gibt es nicht mehr zu kaufen.
Field-of-View-Vergleich von verschiedenen AR Headsets

Fazit

Nach einem anfänglichen Hype um AR Headsets, ist der Markt in den letzten Jahren sehr stark zusammengeschrumpft. Derzeit gibt es nur zwei Modelle zu kaufen – HoloLens 2 und Magic Leap One. Aufgrund der technischen Fortschritte der letzten Jahre sind mit beiden Geräten beeindruckende AR-Anwendungen möglich. Das hohe Gewicht ist noch ein Problem, da längere Arbeiten damit nicht möglich sind.

Trotz des höheren Preises empfehle ich aufgrund der besseren Technologie und dem breiteren Software-Ökosystem die HoloLens 2. In Zukunft könnten Passthrough-Headsets eine günstige Option darstellen, vor allem da man sie sowohl für AR als auch VR verwenden kann.

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