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Virtual Reality

Allgemeine Informationen

Virtual Reality (VR)-Techniken ermöglichen ihren Nutzern das Eintauchen in eine in der Regel computergenerierte Welt mit verschiedenen Graden der sogenannten Immersion in die virtuellen Szenen. Dies bezieht sich auf die wahrgenommene Integration der eigenen Person in die virtuelle Welt, die auch als die vom Benutzer empfundene „Präsenz“ bezeichnet wird. Der wichtigste sensorische Input für diesen Zweck ist in der Regel visuell, aber auch andere Modalitäten können angesprochen werden, insbesondere auditive und haptische Modalitäten.

Für eine visuelle VR-Präsentation werden mindestens zwei Komponenten benötigt:

  • Erstens ein Tracking-System, das die Kopfbewegungen des Nutzers in Echtzeit überwacht,
  • zweitens ein Projektionssystem, das dem Benutzer digital gerenderte Bilder präsentiert, die mit den Kopfbewegungen der Person synchronisiert sind.

In der VR-Facility des ZI verfügen wir über mehrere verschiedene Geräte für diesen Zweck: Das Cavelab besteht aus einem Automatic Virtual Environment (CAVE)-System, das aus vier Leinwänden, einschließlich des Bodens, besteht, auf die hochauflösende Bilder in Echtzeit projiziert werden.

Die Benutzerin einer CAVE trägt eine Shutterbrille, die Sie vielleicht aus 3D-Kinos kennen, auf der passive Tracking-Marker angebracht sind. In unseren anderen Setups, die einen kompakteren Aufbau erfordern, verwenden wir Head-Mounted-Displays (HMDs) wie die Oculus Rift und die HTC Vive, beides bekannte Produkte im Verbraucherbereich und auch für den interessierten Laien erschwinglich.

Für die Bewegungsanalyse und -aufzeichnung ist im Motionlab ein OptiTrack-Motion-Capture-System installiert. Der Benutzer trägt einen Motion-Capture-Anzug, während er verschiedene Körperbewegungen ausführt. Diese Bewegungen werden dann als Bewegungsaufzeichnungen „eingefangen“, die auf ein Skelettmodell oder andere Modelle des menschlichen Körpers projiziert werden können. Am natürlichsten ist die Übertragung der Bewegungen auf digitale Charaktere („Avatare“). Die Bewegungen können auch in Echtzeitanwendungen genutzt werden.

Weitere Geräte im VR-Labor sind ein omnidirektionales Laufband zur virtuellen Navigation durch eine Landschaft und Datenhandschuhe zur Gestenerkennung. Darüber hinaus verfügen wir über einen handgeführten 3D-Scanner zum Scannen von realen Objekten und Personen, der die Grundlage für die Einbettung von virtuellen Nachbildungen in virtuelle Umgebungen bilden kann.

Vorteile/Nachteile im Vergleich zu anderen Methoden

Es ist wichtig anzumerken, dass VR-Techniken nicht per se eine Methode zur Messung physiologischer oder verhaltensbezogener Daten sind, sondern vielmehr als Mittel zur Schaffung hochgradig kontrollierbarer experimenteller Situationen dienen, die aufgrund ihrer sensorischen und interaktiven Komplexität und Reichhaltigkeit dem „echten Leben“ besser ähneln. In diesem Sinne liegt die eigentliche Stärke der VR-Technologien in ihrer Verwendung als Intervention in therapeutischen Kontexten und als Werkzeug für komplexe multisensorische Stimulation in Forschungskontexten. Um über die Kopfbewegungen hinaus Daten in Echtzeit zu sammeln, greifen ForscherInnen auch auf physiologische, neurophysiologische und psychologische Fragebögen zurück. Meistens lassen sich diese Messungen leicht mit VR kombinieren. Vor allem periphere autonome Messungen wie Herzfrequenz und Hautleitwert, aber auch anspruchsvollere Methoden wie fNIRS oder EEG können eingesetzt werden.

Der Aufbau eines VR-Experiments ist eine komplexe Aufgabe, die es der Forscherin abverlangt, das Experiment sorgfältig so zu gestalten, dass die spezifischen Vorteile der VR genutzt werden. Die größten praktischen Herausforderungen liegen in der Regel in der Erstellung oder Beschaffung der digitalen Inhalte und in der Programmierung der interaktiven virtuellen Umgebung. Die Nutzergruppe VR Facility ist ein Forum für BenutzerInnen, die sich gegenseitig bei der Bewältigung dieser Herausforderungen unterstützen.

Risiken/Begrenzung

Es gibt keine allgemeinen Risiken bei der Verwendung von VR-Ausrüstung. Die größten Risiken ergeben sich daraus, dass einige Nutzer nach einiger Zeit der Nutzung des HMD anfällig für Übelkeit und Reisekrankheit sind.

Kontaktpersonen

Prof. Dr. Dieter Kleinböhl, Institut für Neuropsychologie und Klinische Psychologie

Kornelius Kammler-Sücker M.Sc., Core Facility ZIPP



Zentralinstitut für Seelische Gesundheit (ZI) - https://www.zi-mannheim.de