Virtuelle Realität (VR) ist die Schaffung einer scheinbaren Welt in die der Betrachter eintauchen, sich in ihr bewegen und seine Fantasien und Vorstellungen umsetzen kann. Es ist eine vom Computer geschaffene Welt ohne reale Gegenstände. Virtual Reality bildet eine hochwertige Benutzerschnittstelle, die über Kopf- und Handbewegungen, über die Sprache oder den Tastsinn gesteuert wird.
Funktional ist virtuelle Realität eine Simulation bei der mittels Computergrafik eine realistisch erscheinende Umgebung generiert wird. Diese synthetische Umgebung ist nicht statisch, sie reagiert vielmehr auf Benutzereingaben. Zwischen dem Benutzer und seiner virtuellen Umgebung besteht somit eine direkte Interaktion.
Die Benutzereingaben werden über Datenhandschuhe und Datenhelme vorgenommen und unmittelbar in Steuerbefehle umgesetzt. Sie wirken sich direkt auf die virtuelle Umgebung aus. Dreht sich beispielsweise der Betrachter, dann ändern sich dadurch die Perspektive und die Größe der virtuellen Umgebung. Oder greift der Betrachter nach einem virtuellen Gegenstand, dann werden diese Tastbewegungen im Datenhandschuh durch haptische Sensoren umgesetzt. Durch diese Interaktionen taucht der Betrachter in die virtuelle Welt ein, er wird Teil der Aktion und kann darin seine Vorstellungen umsetzen.
Aufbau eines VR-Systems
Ein VR- System besteht aus einem Hochleistungsrechner, der VR-Engine, mit der entsprechenden Software und Datenbank. Die VR-Engine ist die zentrale Komponente des VR-Systems. Sie erhält die eingegebenen Steuerbefehle, greift auf die Datenbank für die entsprechende Aufgabe zu und setzt die Befehle in Echtzeit um, wodurch sich die virtuelle Umgebung augenblicklich ändert. Der Benutzer selbst ist Teil des VR-Systems und steuert über die Peripheriegeräte die VR-Engine. Die Steuerbefehle werden durch Datenhandschuhe und Datenhelme generiert und wirken sich direkt in der projizierten Darstellung oder der Steuerung von Maschinen oder Roboter aus. In den VR-Datenhelmen sind entsprechende Sensoren vorhanden, die die Kopfbewegungen in 3D-Steuerbefehle umsetzen damit die Darstellung der Bewegung kontinuierlich folgen kann. Diese Technik nennt sich Head Tracking.
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Einsatz von VR-Systemen
Die virtuelle Realität kann die Simulation von Vorgängen, Verfahren oder Geräten unterstützen. Die vielfältigen Anwendungen liegen im Bereich der Aus- und Weiterbildung, Flugsimulation, Entwicklung, Produktion und Fertigung, der Modellbildung von Naturereignissen, der Architektur, des Messebaus, der Medizin, der Touristik, der Qualitätskontrolle und natürlich bei der Entwicklung von Computerspielen.
Die dreidimensionale Darstellung wird durch die stereoskopische Projektion, bei der auf jedes Auge ein geringfügig versetztes Bild projiziert wird, erst zur virtuellen 3D-Darstellung. Für diese Projektionen gibt es Datenhelme, VR-Brillen, VR-Headsets, Videobrillen, Farbfilterbrillen, Polarisationsbrillen und Shutterbrillen. Damit der Betrachter in der virtuellen Welt auch interagieren kann, werden Bewegungen des Körpers, des Kopfes oder der Hand über Sensoren abgetastet und in die virtuelle Realität einbezogen.