Virtuelles Tasten und Fühlen: Neue Grenzen der digitalen Realität
Hätte uns die COVID-19-Pandemie erst in ein paar Jahren getroffen, hätten wir sie vielleicht ganz anders empfunden. Digitale Technologien haben uns zwar geholfen, uns zu verbinden und aus der Ferne zu kommunizieren, doch vielen Menschen fehlte aufgrund der sozialen Distanzierung die Berührung. Jetzt soll neue Forschung die „Berührungslücke“ digitaler Technologien füllen. Ein Forschungsteam arbeitet an digitalen Realitäten, in denen wir Dinge berühren und mit ihnen interagieren können. Diese anfassbare oder „fühlbare“ virtuelle Erfahrung ist die langfristige Vision hinter dem EU-finanzierten Projekt H-Reality. Das Ziel sind High-Fidelity-Eindrücke, also Eindrücke mit hoher Wiedergabetreue, für Erfahrungen sowohl in der interaktiven erweiterten Realität (AR) als auch der immersiven virtuellen Realität (VR) durch Technologie, die einfach und bequem zu verwenden ist. „Aktuell liegt der Schwerpunkt der Forschung zu VR und AR auf dem Ausbau des Realismus dessen, was wir sehen, um eine fotorealistische virtuelle Erfahrung zu kreieren. Doch ohne die Möglichkeit, die Umgebung physisch zu berühren und mit ihr zu interagieren, kann man keine wahre Immersion erreichen“, erklärt Claudio Pacchierotti, Forscher am IRISA und dem CNRS, einem der Projektpartner. „Die Forschung zu haptischen Technologien ist also von zentraler Bedeutung für wahrhaft immersive Erfahrungen in der Zukunft. Dazu gehört auch die Verfügbarkeit tragbarer haptischer Geräte.“
Ein besseres Verständnis von Berührung
Als erstes analysierte das Team die Mechanik der Berührung. „Die Übertragung mechanischer Signale in die Wahrnehmung von Berührungen ist noch immer unklar“, merkt Pacchierotti an. Wenn man mit der Hand über eine Oberfläche streicht, wandern Vibrationen durch die Haut und stimulieren die als Mechanorezeptoren bezeichneten Nervenenden. Diese wandeln die Vibrationen in elektrische Signale um, die an das Gehirn weitergeleitet werden. Das Team von H-Reality untersuchte, ob vibrotaktile Stimulation – Berührungswahrnehmung durch Vibrationen – auf mechanischen Wellen beruhen könnte, die sich in den Händen verbreiten. Das Team fand auch ein allgemeingültiges Gesetz, das die vorteilhafte Verteilung vibrationsempfindlicher Mechanorezeptoren bei vielen Säugetieren erklärt. Auf dieser Arbeit aufbauend bestimmten sie Möglichkeiten, Formen und Strukturen digital nachzuahmen. Dafür nutzten sie kontaktlose Haptik durch Ultraschall und Haptik mit Kontakt über tragbare vibrotaktile Geräte. Dann kombinierten sie die kontaktlose Haptik mit der Haptik mit Kontakt in Prototypen immersiver VR-Anwendungen, um das Potenzial und die Möglichkeiten dieser Technologie aufzuzeigen.
Neue Möglichkeiten der Verbindung aus der Ferne
„Wir denken, dass unser Modell der Interaktion mit gemischter Haptik das Potenzial hat, die Art zu revolutionieren, wie Nutzende mit Daten bei einer Palette an Anwendungen interagieren“, betont Pacchierotti. Letztendlich hofft das Team, Online-Interaktionen völlig auf den Kopf zu stellen. Beispiele praktischer Anwendungen könnten die Steuerung gefährlicher Maschinen aus einer sicheren Entfernung oder aus der Ferne durchgeführte Operationen sein. H-Reality hat sich auf die Grundlagenforschung konzentriert, doch die Forschenden arbeiten bereits an den nächsten Schritten, um die Technologie weiter auszubauen. E-TEXTURES ist ein auch von der EU finanziertes Spin-Off-Projekt, das die Möglichkeiten auf Märkten wie Medien und Unterhaltung bis zum Einzelhandel und dem Gesundheitswesen erkunden wird. Laut Pacchierotti unterstreicht das Projekt wie wichtig es ist, zusammen zu arbeiten und traditionelle Grenzen zwischen den Disziplinen aufzubrechen, um Agierende und das Fachwissen aus vielen verschiedenen Bereichen zusammenzubringen. „Kollaborative Wissenschaft ist der Weg zu großartigen Entdeckungen und Innovationen“, sagt er.
Schlüsselbegriffe
H-Reality, immersive Erfahrung, Haptik mit Kontakt, kontaktlose Haptik, virtuelle Realität, VR, haptische Technologien, tragbares Gerät, vibrotaktil, Interaktion mit gemischter Haptik
