Augmented Reality

Theorie und Praxis

Anett Mehler-Bicher, Lothar Steiger

• Verlag: De Gruyter Oldenbourg
• Jahr: 2022
• eBook-ISBN: 9783110756586
• Auflage: 3
• Thema: Betriebswirtschaft
• Thema: IT-Industrie

Augmented Reality als Anreicherung der realen Welt um virtuelle Objekte ist ein typisches Beispiel einer neuen Technologie, die in den letzten Jahren von Unternehmen zunehmend entdeckt wird.

Dieses Buch zeigt Studierenden wie auch Unternehmen anhand von Beispielen, welche Möglichkeiten diese Technologie für die verschiedensten Anwendungsbereiche bietet. Gemäß dem Strategy-follows-Structure-Ansatz ermöglicht Augmented Reality die Konzeption neuer Produkte, die Modifikation oder Anreicherung bestehender Produkte und Prozesse, die Entwicklung neuer oder die Veränderung und Komplettierung bestehender Geschäftsmodelle. Insbesondere die Kommunikation lässt sich durch Augmented Reality sinnvoll anreichern. Durch die Darstellung entsprechender Beispiele lernen Studierende wie auch Unternehmen Best-Practice-Ansätze kennen. Ein Transfer auf eigene oder Unternehmensbedürfnisse wird entsprechend ermöglicht.

In der Neuauflage werden aktuelle Trends aufgegriffen und veranschaulicht.

1 Einleitung

Dieses Kapitel zielt auf eine Einführung in Augmented Reality (AR) ab. Nach Lesen dieses Kapitels wissen Sie, was AR ist, und Sie kennen die Zielsetzung dieses Buchs.

1.1 Motivation

Durch die Flut an digitalen Informationen gewinnt Time-to-Content, d. h. der schnelle Zugriff auf die richtigen Informationen zur richtigen Zeit und ihre effiziente Darstellung zunehmend an Relevanz; dies gilt für betriebliche Bereiche genauso wie bei der Vermarktung neuer Produkte. Die Vermittlung derartiger Informationen erfolgt heute weitestgehend mithilfe klassischer Darstellungsformen und Materialien wie Büchern, Videofilmen, Vorträgen etc. Augmented Reality bietet eine innovative Alternative, Informationen auf völlig neue Art und Weise genau dort zu präsentieren, wo sie benötigt werden – im Blickfeld des Anwenders¹. Diese noch relativ junge Technologie lässt erhebliche Potenziale und Effizienzsteigerungen in verschiedensten Anwendungsfeldern erkennen. (Ludwig & Reimann, 2005, S. 4)

Nahezu jedem ist heutzutage der Begriff Virtual Reality (VR) – oder Virtuelle Realität – geläufig; den Ausdruck Augmented Reality (AR) – oder Angereicherte Realität – kennen jedoch nur wenige. Während man unter Virtual Reality die Darstellung und gleichzeitige Wahrnehmung der Wirklichkeit und ihrer physikalischen Eigenschaften in einer in Echtzeit computergenerierten, interaktiven virtuellen Umgebung versteht und die reale Umwelt demzufolge ausgeschaltet wird, zielt Augmented Reality auf eine Anreicherung der bestehenden realen Welt um computergenerierte Zusatzobjekte. Im Gegensatz zu Virtual Reality werden keine gänzlich neuen Welten erschaffen, sondern die vorhandene Realität mit einer virtuellen Realität ergänzt. (Klein, 2009, S. 1)

Salopp beschrieben liegt Augmented Reality vor, wenn man etwas sieht, was nicht da ist und keine Zauberei im Spiel ist (vgl. Abb. 1.1).

Quelle: (Preality, 2020)

Abb. 1.1: Uhr-Modell auf Tracker.

Augmented Reality ist eine neue Form der Mensch-Technik-Interaktion: Virtuelle Objekte werden in reale, durch Kameras bereitgestellte Szenen in Echtzeit so eingefügt, dass sie räumlich korrekt positioniert sind und das reale Bild ergänzen. Die digitale Information verschmilzt mit der Umwelt des Benutzers; dies ermöglicht, dass der Nutzer die aktuell wichtigen Informationen direkt an dem Ort erhält und sieht, an dem er sie benötigt. Erweiterte Realität ist insbesondere immer dann unschlagbar, wenn Objekte nicht physisch verändert werden können, entweder weil sie nicht abschaltbar – z. B. in Produktionsanlagen – oder Unikate – z. B. in Museen – sind. (Ludwig & Reimann, 2005, S. 4)

Abhängig von Art und Ausrichtung der Anwendung – z. B. Grad der Mobilität, Infrastruktur, freihändige Bedienung – ist eine adäquate Darstellungsform auszuwählen. Wesentlich sind dabei Bildschirmgröße des Geräts, Handhabbarkeit sowie technische Umsetzung. Die Einblendung erfolgt kontextsensitiv, d. h. passend und abgeleitet vom betrachteten Objekt. So wird das reale Sichtfeld beispielsweise eines Kunden durch eingeblendete Produkthinweise oder -darstellungen um für ihn wichtige Informationen erweitert. In diesem Falle kann Augmented Reality unter anderem traditionelle Produktbeschreibungen ersetzen bzw. fallspezifisch ergänzen. (Ludwig & Reimann, 2005)

Augmented Reality setzt in der Regel auf einer einfachen Mensch-Rechner-Interaktion auf; ein reales Objekt wird mittels Kamera erfasst, über einen entsprechenden Tracker identifiziert und entsprechende computergenerierte Zusatzobjekte – wie in Abb. 1.2 Schmetterlinge und Blumen – geschaffen. Interessant an dieser Variante, die als hap.dig bezeichnet wird, ist die Kombination aus haptischem und digitalem Erlebnis: Ein haptisches Element erlaubt einen darüberhinausgehenden digitalen Zusatznutzen. Das virtuelle Objekt wird erfahrbar. Natürlich gibt es auch deutlich komplexere Augmented Reality Anwendungen wie z. B. virtuelle Studios (vgl. Abb. 4.2); hier erfährt der Nutzer in der Regel kein haptisches Erlebnis.

Quelle: (BeyondReality, 2010)

Abb. 1.2: Augmentierte Sammelkarte.

Eine Kernfunktionalität, die Augmented Reality ermöglicht, ist das Tracking bzw. die Tracking-Software – oftmals verkürzt nur Tracker genannt. Die Aufgabe der Tracking-Software besteht darin, die Umgebung zu erkennen und entsprechend zu reagieren, d. h. eine entsprechende Animation zu erzeugen. Je besser die computergenerierten Zusatzobjekte in das vorhandene Bild der Realität integriert werden, desto perfekter wird die Illusion. Zur Optimierung des Trackings sind Anordnung und Perspektive der Umgebung relativ zur Kamera möglichst genau zu erfassen. Die notwendige Genauigkeit ist stets abhängig vom Anwendungsgebiet. Während bei Augmented Reality Applikationen im medizinischen Bereich Abweichungen nur Bruchteile eines Millimeters betragen dürfen, ist die Genauigkeit bei Spielen oder Anwendungen im Unterhaltungsbereich weitaus weniger relevant. (Rolland, Baillot, & Goon, 2001, S. 3 ff)

Augmented Reality ist kein vorübergehender Hype. Die Relevanz verdeutlichen die Gartner Hype Cycles; AR ist demzufolge eine Technologie von zunehmender Bedeutung und wird in allen Bereichen des Lebens auftreten als auch dieses beeinflussen.

Quelle: (Gartner, 2013)

Abb. 1.3: Gartner Hype Cycle 2013.

Vergleicht man den Hype Cycle 2013 (vgl. Abb. 1.3) mit dem von 2018 (vgl. Abb. 1.4) hat Augmented Reality eine deutliche Entwicklung erfahren. So hat Augmented Reality das Tal der Tränen überschritten und war schon 2018 im Bereich Marktreife und Produktivität. In den neueren Cycles ab 2019 sind weder AR noch VR aufgeführt, aber AR erscheint bei Gartner als einer der 10 Top Strategical Technology Trends 2021. Bis 2028 werden Konversationsplattformen, die die Art und Weise, wie Nutzer mit der Welt interagieren, verändern, und Technologien wie AR, Mixed Reality (MR) und VR, die die Art und Weise, wie Nutzer die Welt wahrnehmen, verändern, zu neuen immersiven Erfahrungen führen. (Gartner, 2019).

Quelle: (Gartner, 2018)

Abb. 1.4: Gartner Hype Cycle 2018.

Während sich die Literatur sehr stark auf technologische Aspekte von Augmented Reality konzentriert, werden Anwendungsszenarien und entsprechende Einsatzfelder immer noch relativ selten beschrieben. Diese bilden den Fokus dieses Buchs.

Augmented Reality ermöglicht eine Vielzahl neuer Applikationen, deren Nutzen vor allem in einer Verschmelzung mit der Realität liegt. Einerseits lässt sich bei Entertainment orientierten Anwendungen der Spaß an der Nutzung der Anwendung durch stärkere Einbindung des Nutzers erhöhen (was u. a. auch Effektivität und Effizienz von Trainings im industriellen Umfeld erhöht), andererseits lassen sich sowohl in der Industrie als auch bei Präsentationen Informationen gezielt dort anzeigen, wo sie benötigt werden. Dies resultiert zum einen in Kosten- bzw. Zeitersparnis und zum anderen insbesondere im Kundenkontakt in einer Verbesserung des Service und damit auch zu einer positiven innovativen Wahrnehmung des Produktes und des Unternehmens. (Ludwig & Reimann, 2005, S. 15) Auch technische Applikationen, die z. B. in der Produktion eingesetzt werden, nutzen Augmented Reality, um mit dem Nutzer im weitesten Sinne besser zu kommunizieren.

Interessant ist, dass die meisten technischen Grundlagen in den 1990er Jahren entwickelt wurden, der Aspekt des unternehmerischen Einsatzes und Nutzens von Augmented Reality aber auch in den letzten Jahren in der Literatur noch kaum diskutiert wurde, obwohl die Technologie Marktreife erlangt hat. Ziel dieses Buchs ist es, diese Lücke zu schließen.

Gerade in Kombination mit mobilen Technologien gewinnt Augmented Reality kontinuierlich an Bedeutung. Aktuelle Umsetzungen von AR im mobilen Bereich zeigen bei genauer Betrachtung aber, dass es sich oftmals nicht um AR im eigentlichen Sinne handelt, sondern nur der Modebegriff AR verwendet wurde, um die Applikation attraktiver darzustellen. Erfolgt z. B. eine reine Textinformation zu Museumsöffnungszeiten, wenn das Museumsgebäude durch die Kamera des mobilen Endgeräts erfasst wird, so ist dies gemäß der Definition von AR (vgl. Abschnitt 2.1) kein Augmented Reality, da kein dreidimensionaler Bezug zwischen realen und virtuellen Objekten generiert wird.

Für den AR/VR Markt insbesondere im mobilen Bereich wird ein weltweiter Umsatz von 31 Milliarden Dollar im Jahr 2021 prognostiziert; dieser soll bis 2024 auf 297 Milliarden steigen. (xpert.digital, 2019) Entscheidend wird die technologische Entwicklung vor allem im Bereich der AR/VR-Brillen sein.

Für Unternehmen ist die Rechtfertigung für Konzeption, Entwicklung und Einsatz von AR Anwendungen ein ganz wesentlicher Aspekt. Finanzielle Mittel werden für eine neue Technologie erst und nur dann zur Verfügung gestellt, wenn deren Mehrwert für ein Unternehmen deutlich ersichtlich ist. D. h. nur wenn Augmented Reality einen Mehrwert bietet, werden die Unternehmen verstärkt auf diese Technologie und ihre Anwendungsmöglichkeiten setzen. In der Logistik ist der industrielle Einsatz von AR-Brillen bereits Alltag. So setzt z. B. Audi AR-Technologie ein, um Logistikabläufe zu visualisieren. Während bislang zur Veranschaulichung von Strukturen und Größenverhältnissen in der Regel selbst gebaute Prototypen von Behältern und Regalen und aufwändig am Boden aufgeklebte Linien verwendet wurden, die viel Vorstellungskraft erfordern, bietet AR ideale Möglichkeiten, um den Bruch zwischen realer und virtueller Welt zu schließen. (Logistik heute, 2021)

Ein wenig erinnert die derzeitige Situation um Augmented Reality an die Entwicklung des Webs. Die Tragweite dieser Technologie wurde zunächst von Unternehme...

Inhaltsverzeichnis

• Title Page
• Copyright
• Contents
• AR Anwendung
• Abkürzungsverzeichnis
• 1 Einleitung
• 2 Grundlagen zu Augmented Reality
• 3 Technische Grundlagen
• 4 Einsatzbereiche und Anwendungsbeispiele für AR
• 5 Kommunikation
• 6 AR und Kommunikation
• 7 AR Anwendungsszenarien
• 8 Chancen, Risiken und Grenzen
• 9 Zusammenfassung und Ausblick
• Glossar
• Stichwortverzeichnis