Kurz gefasst: Head-Mounted Display in 3 Minuten

Sie sitzen im Meetingraum und gehen mit Ihrem Team die Zahlen des letzten Quartals durch. Sie alle tragen Datenbrillen, sogenannte Head-Mounted Displays (HMDs). Statt sich den Hals zu verrenken, um eine Powerpoint-Präsentation auf einem Bildschirm am Ende des Tisches zu verfolgen, werden Ihnen alle wichtigen Informationen direkt vor Ihr linkes Auge projiziert. Der Quartalsabschluss wird Ihnen visuell aufbereitet angezeigt, Sie haben die Hände frei für Notizen oder um sich an den Snacks in der Mitte des Tisches zu bedienen. HMDs sind das Kernstück der Hardware für Virtual Reality (VR)- und Augmented Reality (AR)- Anwendungen und werden großen Einfluss darauf haben, wie wir in Zukunft arbeiten.

Was ist ein Head-Mounted Display?

HMDs sind Instrumente zur Visualisierung von Informationen. Sie ermöglichen ein immersives und interaktives Erlebnis von Daten und virtuellen Welten. Das erste voll funktionstüchtige Head-Mounted Display wurde im Jahr 1968 von den Amerikanern Ivan Sutherland und Bob Sproull entwickelt. HMDs sind visuelle Ein- und Ausgabegeräte in Form einer Brille, eines Kopfträgers oder eines Helms. Sie bestehen aus einem oder zwei Displays und einer optischen Baugruppe. Die Baugruppe ist eine Weiterleitung, die das Bild direkt vor das Auge projiziert und das stereoskopische Sehen, also den 3D-Effekt, ermöglicht. Das HMD ist mit einer Datenquelle verbunden, die das Bildmaterial liefert. Es kann durch ein Kabel mit einem PC, Smartphone oder Pocket PC verbunden werden oder als autarkes System funktionieren.

Ein weiterer wichtiger Bestandteil der Hardware ist die Sensorik. Die Geräte verfügen über ein Kopf-Tracking. Die Bewegungen des Kopfes werden über die Sensoren erfasst und die gezeigten Bilder entsprechend der Blickrichtung anpasst. Außerdem sind sie meist mit Kameras, Mikrofonen und Kopfhörern ausgestattet, die die Kollaboration mit anderen Nutzern gewährleisten. Bekannte Hersteller von HMDs sind Microsoft, Oculus und HTC. Aber auch Apple, Google, Samsung und Sony arbeiten kontinuierlich an neuer Hardware in diesem Feld.

Welche Arten von Head-Mounted Display gibt es?

Man unterscheidet grundsätzlich zwischen monokularen und binokularen Head-Mounted Displays.

Monokulare HMDs

Monokulare HMDs blenden Informationen lediglich vor einem Auge ein, das andere Auge nimmt die reale Umgebung wahr. Dies kann über verschiedene Ansätze ermöglicht werden. Bei See-Through-Lösungen wird ein durchsichtiges Display verbaut, das über beide Augen verläuft. Bei einer Look-Around-Variante bleibt ein Auge vollständig frei und ein Auge bekommt ein Display. Die echte Umgebung wird einseitig mit virtuellen Elementen überlagert. Meist ist diese Form des Head-Mounted Display als kompakte Brille modelliert, kabellos und mit Akku betrieben. Sie werden für Augmentend Reality-Anwendungen verwendet.

Binokulare HMDs

Bei binokularen HMDs wird beiden Augen ein virtuelles Bild gezeigt. Man unterscheidet zwischen geschlossenen und durchlässigen Systemen. Bei sogenannten Non-See-Through-Geräten ist der Nutzer optisch vollständig von der Außenwelt isoliert und taucht in eine virtuelle Welt ein. Diese Variante wird für Virtual Reality-Anwendungen genutzt. Aber auch bei binokularen Systemen kann Mixed Reality abgebildet werden. Durch Video-See-Through-HMDs wird die reale Umgebung per Video aufgezeichnet und dem Nutzer wiedergegeben. Die Videoaufnahme kann mit zusätzlichen Elementen angereichert werden.

Anwendungsgebiete

Neben der Gaming-Branche im Konsumentenmarkt nimmt vor allem die Nachfrage von Head-Mounted Displays für Business-Anwendungen zu. Die Datenbrillen können als effektive Arbeitshilfe in der Industrie, der Logistik, der Produktion, der Fertigung oder der Qualitätssicherung eingesetzt werden. Je nach Beschaffenheit der Aufgabe kann die Arbeit durch die Nutzung von HMDs beschleunigt und Fehler reduziert werden. Vor allem dann, wenn Mitarbeiter während der Erledigung des Arbeitsauftrags Informationen nachschlagen und mobil sein müssen. Statt in Unterlagen zu blättern oder am Tablet, Smartphone und Laptop zu suchen, werden die notwendigen Informationen direkt im Blickfeld eingeblendet. Der Nutzer hat beide Hände frei, um seine Aufgabe zu erledigen.

Über die Displays können Teilaufgaben Schritt für Schritt abgebildet und nachverfolgt werden. So können Mitarbeiter vor Ort Reparatur- oder Wartungsarbeiten selbstständig durchführen, ohne dass Sie zwangsläufig auf Techniker und Servicemitarbeiter angewiesen sind. Die Projektion von Zusatzinformationen und Arbeitsschritten ist auch dann besonders wertvoll, wenn Aufgaben weniger häufig durchgeführt werden. Hier laufen sonst auch erfahrene Mitarbeiter Gefahr, Fehler zu machen. Die soeben erläuterten Einsatzbedingungen sind beispielsweise bei der Instandhaltung von industriellen Anlagen gegeben. Auch für die Wartung in der Luftfahrt bietet die Hardware enormes Potenzial. Flugzeugmotoren sind meist hoch komplex. Ein Großteil der Zeit verbringen die Monteure mit Recherchen, die durch den Einsatz von HMDs entfallen.

Außerdem ermöglichen HMDs eine Innenraumbetrachtung. Das bedeutet, der Nutzer kann in eine Maschine schauen, ohne dass er sich Zugang zum Innenraum verschaffen muss. Ihm werden mit einem Blick durch die Datenbrille wie mit einem Röntgengerät alle innenliegenden Teile angezeigt. Dies kann auf der einen Seite für Lehr- und Präsentationszwecke oder aber für Bestandsaufnahmen eingesetzt werden.

HMDs sind auch ein großer Gewinn für sämtliche Navigationsaufgaben. Beispielsweise in der Kommissionierung: Artikelnummern oder Lagerplätze werden dem Arbeiter einfach ins Sichtfeld projiziert. Er kann sich voll auf seine Aufgabe konzentrieren. Generell kann die Lagerarbeit durch die komfortable Ansicht erleichtert werden, auch für Fahrer und Packer.

Bei allen genannten Beispielen handelt es sich vor allem um Augmented Reality-Anwendungen, in denen der Nutzer die reale Welt weiterhin wahrnimmt. Aber auch Virtual Reality-Brillen können einen ganz praktischen Nutzen für unsere Arbeitswelt haben. Beispielsweise können durch geschlossene, binokulare HMDs Simulationen durchgeführt werden. Dies findet Anwendung in therapeutischen Anwendungen, wie beispielsweise der Konfrontationstherapie von Oxford VR. Aber auch Trainingssimulationen werden mit den VR-Brillen erlebbar gemacht. Im Marketing kann die stark immersive VR-Hardware eingesetzt werden: für virtuelle Rundgänge oder Produktdemonstrationen. Auch in der Planung und im Produktdesign ermöglichen VR-HMDs das volle Eintauchen in die virtuellen Entwicklungsumgebungen.

Ausblick

Head-Mounted Displays werden vor allem in ihrer Rolle als Arbeitsassistenz-Systeme an Bedeutung gewinnen. Sie werden Arbeitsformen mit mehr Flexibilität und Vielfältigkeit ermöglichen und Prozesse effektiver gestalten. Vor allem die verbaute Sensorik wird immer kleiner und besser, sodass auch die Geräte kompakter und günstiger produziert werden können. Gegenwärtige Problematik von HMDs sind die Verbesserung der Bildqualität und der Farbwiedergabe, ohne dass die die Geräte schwerer und unhandlicher werden. Bisher liegt der Fokus vor allem auf dem visuellen Erlebnis. Zukünftig wird auch die Akustik wichtiger werden. Deutsche Unternehmen haben allein im Jahr 2020 circa 850 Millionen Euro für Virtual- und Mixed Reality ausgegeben. Jedoch fließt ein Großteil des Geldes in die individuelle Business-Software, ein kleiner Teil in die Hardware. In der Corona-Pandemie ist die Nachfrage für VR-Hardware vor allem im Konsumentenmarkt rapide angestiegen. Für Geschäftskunden zeigt sich ein kontinuierlicher Zuwachs der Nachfrage.

Was Sie über Head-Mounted Displays wissen müssen:

1. HMDs sind Instrumente zur Visualisierung von Informationen und ermöglichen ein immersives und interaktives Erlebnis.
2. Man unterscheidet zwischen monokularen (über einem Auge) und binokularen (über beiden Augen) Head-Mounted Displays.
3. Durch die Fortschritte in der Sensorik werden auch Head-Mounted Displays immer leichter, kompakter und günstiger.
4. HMDs haben besonders großes Potenzial im Einsatz als Arbeitshilfe beispielsweise in der Industrie oder Medizin.