Virtual und Augmented Reality: Eintauchen und erleben

Virtuelle Realitäten sind ein viel diskutiertes Thema im Hochschul- und Forschungsmarketing und in der Wissenschaftskommunikation. „Wir fanden die Entwicklungen in dem Bereich schon vor zwei Jahren spannend für den damaligen GATE-Germany-Marketingkongress,“ erklärt Dorothea Oeyen, Leiterin der Stabsstelle „Geschäftsstelle GATE-Germany und Marketing-Wissen“ im DAAD. „Allerdings sind uns bei der Recherche noch wenige Anwendungsbeispiele begegnet. 2019 war das anders und wir haben Virtual und Augmented Reality als Keynote-Thema unseres diesjährigen Marketingkongresses gewählt.“

Am 4. und 5. Juli 2019 tauschten sich in Bonn internationale und nationale Marketingexpertinnen und -experten, Leiterinnen und Leiter der DAAD-Außenstellen und -Informationszentren sowie Hochschulangehörige über aktuelle Trends und konkrete Einsatzmöglichkeiten virtueller Technik im Wissenschaftsumfeld aus.

VR ersetzt die Wahrnehmung – AR erweitert sie

Virtual Reality (VR) bezeichnet eine computergenerierte virtuelle Umwelt, in die der Mensch vollständig eintauchen kann. VR- oder 360-Grad-Videos ermöglichen den Blick in alle Richtungen vom Standpunkt der Kamera aus – auch nach oben und unten (Immersion). In der Augmented Reality (AR) ist die Umwelt real, wird jedoch mit computergenerierten Informationen und Inhalten angereichert. Die virtuellen Informationen können in Echtzeit in die individuelle Wahrnehmung der eigenen Umwelt eingebunden werden, so dass AR nahtlos die Lücke zwischen realer und virtueller Welt schließt. Unter Mixed Reality oder XR (eXtended Reality oder Cross Reality) versteht man die sensorisch-sinnliche Verschmelzung von realer und virtueller Wirklichkeit.

Unzugängliche Orte erlebbar machen

Das Reinraumlabor am Kompetenzzentrum Nanosystemtechnik der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel ist so ein Ort, der erst durch 360-Grad-Virtual-Reality für Studierende, Forschende und Wissenschaftsfans auf der ganzen Welt zugänglich wird. „Um kleinste Materialstrukturen herstellen zu können, muss die Luft besonders rein sein. In einer normalen Umgebung fliegt zu viel Staub. Die Nanoteile, die wir herstellen, wären unbrauchbar. Deshalb wird die Luft im Reinraumlabor aufgereinigt“, erklärt Dr.-Ing. Julia Jedtberg, Koordinatorin am Kompetenzzentrum Nanosystemtechnik der Universität.

Mitarbeitende dürfen den Raum nur in Reinraumanzügen und Spezialschuhen betreten, nachdem sie eine Schmutzschleuse passiert haben. „Das ist kein Ort, durch den wir Besucher führen können“, sagt Jedtberg. „Trotzdem wollten wir zukünftigen Doktoranden und Industriepartnern Einblick in unsere Ausstattung und Forschungsaktivitäten geben. Mit dem 360-Grad-Video unseres Labors ist uns das gelungen.“

Am Computerbildschirm können sich virtuelle Besucherinnen und Besucher per Maus oder Trackpad in alle Richtungen orientieren und haben die Freiheit, selbst zu entscheiden, was sie sehen möchten. Wer das 360-Grad-Video durch eine VR-Brille sieht, erlebt die Situation noch authentischer, die Erkundung des Raumes wird durch Kopfbewegungen gesteuert.

Kreative Lösungen im Umgang mit der Technik

„Ursprünglich wollten wir nur eine Stele mit Bildschirm mit der 360-Grad-Tour unseres Labors bespielen, wir haben uns dann aber für die Doppelproduktion inklusive VR-Brillen entschieden“, sagt Jedtberg. „Auf der Videostele erklären wir den Prozess zur Herstellung eines Sensors ausführlicher. Es gibt keinen Ton, aber an der Seite klappen Textfenster aus, die tiefergehende Informationen bieten.“

Die Herausforderungen zur Produktion eines 360-Grad-Videos sind dabei immer individuell. Die Tonspur konnte durch die laute Lüftung im Reinraumlabor nicht mitaufgezeichnet werden. „Für die Version mit den VR-Brillen haben wir daher den Text professionell einsprechen lassen. Hinzu kam, dass wir den Kameramann verstecken mussten, damit er auf dem Video nicht zu erkennen ist. Wir haben ihn als Statisten in einem Reinraumanzug in die Laborsituation integriert“, berichtet Jedtberg schmunzelnd.

Neue Wege für die Forschung eröffnen

Das Museum der Eberhard Karls Universität Tübingen (MUT) nutzt Virtual Reality, um seinen Gästen und Forschenden orts- und zeitunabhängigen Zugriff auf Objekte verschiedener Sammlungsbestände zu ermöglichen. „Wir haben schon immer intensiv mit dem eScience-Center zusammengearbeitet und kamen zusammen auf die Idee, 3D-Modelle von Keilschriften anzufertigen“, erläutert Dr. Frank Dürr die Anfänge des 2018 entstandenen 3D-Museums, das er als Projektleiter verantwortet. „Die 3D-Modelle lassen sich besser kontrastieren und beleuchten, so dass Alt-Orientalisten Hieroglyphen leichter erkennen und lesen können.“

Die Objekte werden mit Hilfe der Photogrammetrie als 3D-Modelle erfasst. „Wir stellen das Objekt auf einen Drehteller und fotografieren es mit neutralem Hintergrund aus jedem Winkel ab. Daraus ergibt sich ein überlappender Bilddatensatz, der nachträglich skaliert wird. Die Software errechnet aus etwa 25 Einzelfotos ein 3D-Modell, das wir auf der Website ausspielen können“, erklärt Dürr das Prozedere. 40 bis 50 Modelle sind bereits online, 30 bis 40 sollen noch dazu kommen.

Die Digitalisierungsstrategie des MUT sieht Frank Dürr als hervorragende Möglichkeit, wertvolle Objekte für die Ewigkeit zu erhalten – nicht nur virtuell. Das MUT beschäftigt selbst keine eigenen Restauratoren. „Ziel unseres Tuns ist es aber, die Sammlungen zu bewahren. Durch die Aufmerksamkeit der Objekte in der Öffentlichkeit als 3D-Modelle bekommen sie Relevanz. Das Interesse an ihnen steigt und wir erhalten Geld für Sachmittel, die unseren Auftrag, die Objekte zu schützen, erleichtern“, so Dürr.

Rasante Entwicklung der VR-Technik

Die Produktion virtueller Formate ist in den vergangenen zwei bis drei Jahren unkomplizierter geworden. Das weiß Dr. Torsten Fischer, Leiter der Presse- und Öffentlichkeitsarbeit am Helmholtz-Zentrum Geesthacht, aus eigener Erfahrung. „Wir waren 2015 mit unserem Projekt „Uhrwerk Ozean“ Pioniere beim Einsatz von VR in der Wissenschaftskommunikation. Wir haben sechs GoPro-Kameras genutzt, die in einer würfelähnlichen Halterung befestigt waren, um in alle Richtungen schauen zu können. Das Stitching (engl. für „Zusammennähen“) der sechs Einzelfilme zu einem ganzen Film war aufwändiger als heute. Heute braucht man nur zwei Kameras mit Fischaugenlinsen, die je 180 Grad filmen können“, berichtet Fischer.

Einfache Cardboard-Brillen für das VR-Erlebnis

Bei der Expedition „Uhrwerk Ozean“ sollten erstmals in der Geschichte der Meeresforschung unsichtbare Meereswirbel mit Hilfe eines Zeppelins aufgespürt und vermessen werden. Die Herausforderung dabei: Die Meereswirbel entstehen spontan und zerfallen nach einer bestimmten Zeit wieder. „Dort wo Meereswirbel auftauchen, wird die Algenproduktion vorangetrieben. Alle Pflanzen im Meer spielen eine sehr wichtige Rolle, weil sie die Hälfte des Sauerstoffs auf der Erde herstellen und am Anfang der Nahrungskette im Meer stehen“, erklärt Fischer. Der Zeppelin konnte über den Meereswirbeln parken, die für das Aufspüren notwendigen Thermal-und Spektralkameras transportieren und aus der Luft die Forschungsschiffe koordinieren, die die Wirbel nach ihrer Entdeckung vermessen konnten.

„2015 haben wir im Vorfeld der Expedition einen voll animierten Kuppelfilm produziert, um zu präsentieren, was wir vorhaben. Die Forschungsreise mit dem Zeppelin fand 2016 statt und wurde aus unterschiedlichen Kameraperspektiven filmisch begleitet. Aus den Realbildern entstanden mehrere 360-Grad-Videos, die man sich auch mit Cardboards, einfachen VR-Brillen aus Karton, die auf das Smartphone aufgesetzt werden, ansehen kann“, so Fischer.

Das Ziel des Projekts entscheidet über das Format

Virtual und Augmented Reality ersetzen andere erfolgreiche Marketinginstrumente in Hochschule, Wissenschaft und Forschung nicht – sie ergänzen sie. „Es geht in erster Linie nicht um die Frage, ob VR oder AR das richtige Format ist. Zunächst sollte man das Ziel des Projekts oder der Kampagne klar benennen können. Der Rest ist die Wahl des Werkzeugs“, sagt Dr. Leif Oppermann, Leiter Mixed and Augmented Reality Solutions am Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT.

„Im Moment kann man mit Virtual Reality noch einen Wow-Faktor hervorrufen und sehr zielgruppenaffin arbeiten. Dabei ist es jetzt schon wichtig, die Zukunft mitzudenken und VR und AR in einen Gesamtprozess zu integrieren. Kann ich die Anwendung erweitern? Wie muss ich sie warten? Auch die Frage nach den Transportmöglichkeiten zur Präsentation von VR-Produkten ist nicht unerheblich“, so Oppermann.

Spezialkoffer für Messebetrieb

Die Initiativen „Research in Germany“ und „Study in Germany“ haben im Frühjahr 2019 sechs VR-Filme drehen lassen, die Studierenden im Ausland einen lebendigen Einblick in Hochschulen und Forschungsinstitute in Deutschland ermöglichen. Die Studierenden setzen die VR-Brille auf und stehen mit einem deutschen Professor und anderen Studierenden plötzlich neben einem Versuchsaufbau in einem Labor. Oder sie scheinen sich inmitten einer Mensa oder eines Hochschulfoyers zu bewegen, als wären sie wirklich am Ort des Geschehens. Für die Präsentation der neuen VR-Filme hat das FIT einen Spezialkoffer entwickelt, er enthält drei VR-Brillen mit drei Controllern inklusive Ladegeräten und Reiseadaptern. So ist die Handhabung optimal auf den Messebetrieb abgestimmt. Die zweiminütigen Kurzfilme können aber genauso mit Hilfe eines einfachen Cardboards am Smartphone oder an einem normalen Computer auf YouTube virtuell erlebt werden.

Für 360-Grad-Videos müssen entsprechende Mittel einkalkuliert werden – sie müssen professionell und mit speziellem Equipment gedreht werden. Vor allem der Schnitt und die Postproduction sind sehr aufwändig. Die Produktionskosten liegen daher über professionell  gedrehten herkömmlichen Videos. „Eine Minute eines professionellen 360-Grad-Videos kann zwischen 2.000 und 5.000 Euro kosten“, sagt Oppermann. Gefilmt werden sollte mit einer Auflösung von mindestens 4k. Auch die Investition von 200 bis 500 Euro in einen professionellen Sprecher lohne sich.

Blick in die Zukunft

Die Grenzen von Virtual und Augmented Reality sind noch nicht erreicht. „Man kann sich die unterschiedlichsten Einsatzmöglichkeiten von VR/AR-Formaten im internationalen Hochschulmarketing vorstellen, auch in der Verzahnung mit analogen Kommunikationsmedien“, sagt Dorothea Oeyen vom DAAD. „Es wäre doch ein toller Effekt, wenn ein Studierender aus einem Poster ‚heraustreten‘ und die Betrachter zu einem Rundgang über den Campus einladen könnte.“* Auch Torsten Fischer vom Helmholtz-Zentrum Geesthacht träumt in die Zukunft: „Wenn die Datenraten es irgendwann hergeben, reden wir von virtuellen Live-Events, besonders im Bildungsbereich. Bei Alexander Gerst in 360 Grad auf der Raumstation dabei sein oder einem Antarktisforscher, der in einer Pinguin-Kolonie steht, als Schulklasse Fragen stellen zu können – das sind Eindrücke, die haften bleiben!“