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Eine Frau trägt eine VR-Brille und hält einen VR-Controller in der Hand
Digitalisierung

Virtual Reality: Definition, Anwendungsbereiche und Zukunftspotenzial

Portrait von Christian KlotzChristian Klotz
23.12.2021
11 Min.

    Stellen Sie sich vor: Ihre Mitarbeiter:innen müssen zur Planung eines neuen Gebäudes nicht mehr körperlich auf der Baustelle anwesend sein, sondern „betreten“ ein virtuelles 3D-Modell mit Hilfe einer Virtual-Reality-Brille. Auftraggeber:innen erleben die Raumwirkung von Bauabschnitten, die noch nicht fertiggestellt sind. Ihre Kund:innen werfen bereits einen Blick auf die zukünftige Fassadengestaltung und müssen dafür das eigene Büro nicht verlassen. Fest steht: Die Nutzung moderner VR-Technik vereinfacht viele Prozesse. Expert:innen sagen, dass diese Technik immer mehr an Bedeutung gewinnen wird.

    Viele Branchen verwenden Virtual Reality bereits in Planung und Produktion. Zum Beispiel zur Modellierung neuer Prozesse oder zu Trainingszwecken. Wie virtuelle Realität (VR) funktioniert und wie Ihr Unternehmen von dieser Technik profitieren kann, erfahren Sie in diesem Beitrag.

    Inhaltsverzeichnis

    Was ist VR?VR und AR: Gemeinsamkeiten und UnterschiedeWie funktioniert Virtual Reality?Virtual Reality: Vorteile und Beispiele für den praktischen Einsatz

    Was ist VR?

    Virtuelle Realität (VR) bezeichnet die Nutzung von Computertechnologie zur Schaffung einer simulierten, besonders realitätsnahen Umgebung. Im Gegensatz zu zweidimensionalen Bildschirmen versetzt VR die Nutzer:innen in eine dreidimensionale Erlebniswelt. Anstatt einen flachen Bildschirm vor sich zu sehen, tauchen die Nutzer:innen gänzlich in die virtuelle Welt ein und können mit diesen 3D-Welten interagieren. Durch die Stimulation möglichst vieler Sinne wie Sehen, Hören und Tasten schafft der Computer eine künstliche Welt, in der sich Nutzer:innen gefühlt frei bewegen können. Gemeinsamkeiten und Unterschiede von  VR und AR, der sogenannten erweiterten Realität (Augmented Reality), erklärt der folgende Abschnitt.

    VR und AR: Gemeinsamkeiten und Unterschiede

    Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR) sind zwei Seiten derselben Medaille. Man könnte Augmented Reality als VR mit einem Fuß in der realen Welt betrachten: Augmented Reality simuliert künstliche Objekte in der realen Umgebung. Sichtbar werden diese Objekte beispielsweise durch Einblendung in ein Kamerabild. Virtual Reality hingegen schafft eine komplett künstliche digitale Umgebung, die Sie aktuell nur mit speziellen Headsets erleben können.
    Bei Augmented Reality verwendet der Computer Sensoren und Algorithmen und bestimmt damit die Position und Ausrichtung einer Kamera. Die AR-Technologie verändert dann die 3D-Grafiken optisch so, wie sie aus dem Blickwinkel der Kamera erscheinen. Sie überlagert die Bilder der realen Welt mit den computergenerierten Bildern. Die Nutzer:innen sehen eine Erweiterung (englisch: Augmentation) der tatsächlichen Realität.
    Zur Erschaffung einer virtuellen Realität verwendet ein Computer ähnliche Sensoren und mathematische Verfahren. Hier spielt jedoch die reale Umgebung keine Rolle. Stattdessen ermitteln Sensoren die Position der Augen in der simulierten Realität. Wenn Sie Ihren Kopf drehen, reagiert der Computer mit einer entsprechend angepassten Grafikdarstellung. Anstatt wie bei AR virtuelle Objekte und Bilder der Realität zusammenzusetzen, erschafft die VR-Technologie eine vollständig künstliche und (ebenfalls) meist interaktive (Schein-)Welt.
    Junge Frau nutzt ein VR-Headset

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    Wie funktioniert Virtual Reality?

    Der Begriff virtuelle Realität bezeichnet eine computeranimierte Welt, die Ihnen mit 3D-Bildern ein räumliches Erleben einer digitalen Umgebung ermöglicht. Der wichtigste Teil einer Virtual-Reality-Ausrüstung ist das Headset. Dieses Gerät ähnelt einer Brille und bedeckt Ihre Augen komplett. Um in die virtuelle Welt einzutauchen, müssen Sie das Headset an einen Computer anschließen.
    Bei der Interaktion mit der virtuellen Umgebung helfen Ihnen unter anderem Hand-Controller. Diese Steuerungshilfen „übersetzen“ Ihre Gesten aus der realen Welt in die VR-Anwendung. Für viele VR-Geräte gibt es eigene App-Stores, ähnlich wie für Smartphones. Aber wie gelangt das Bild einer virtuellen Umgebung auf Ihr Headset?
    VR-Headsets wie Vive oder Rift von HTC übertragen das Video über ein HDMI-Kabel von einem Computer an das jeweilige Headset. Das Oculus Quest 2 von Facebook/Meta überträgt das Signal via WLAN. Hochwertige Geräte verwenden entweder zwei Videofeeds, die sie an ein Display senden, oder einen Videofeed für zwei Displays – eines pro Auge. Zwischen Augen und Bildschirm befinden sich Linsen, deren Stellung Sie an den Abstand zwischen Ihren Augen anpassen können. Die Linsen fokussieren und formen das Bild. Sie erzeugen ein räumliches 3D-Bild, indem sie die beiden 2D-Bilder (je nach Gerät) anwinkeln.
    Hochwertige VR-Headsets setzen zum Erkennen Ihrer Bewegungen im Raum aktuell hauptsächlich die folgenden drei Techniken ein:
    Aufzeichnung der Kopfbewegung (Head-Tracking): Head-Tracking bedeutet, dass sich beim Tragen eines VR-Headsets das Bild verschiebt, wenn Sie nach oben, unten und zur Seite schauen oder den Kopf neigen. Dieses System heißt 6DoF (Six Degrees of Freedom, sechs Freiheitsgrade). Es zeichnet Ihre Kopfbewegungen entlang der X-, Y- und Z-Achse auf (also nach unten, oben, zur Seite).
    Aufzeichnung der Körperbewegung (Motion-Tracking): Die Motion-Tracking-Technik nutzt einen oder mehrere in Ihrem Umfeld installierte Sensoren, die via Lasermesstechnik die Bewegung des VR-Headsets im Raum analysieren. Neben der Erfassung der Headset-Bewegung messen die Sensoren auch die Bewegungen von meist kabellosen Hand-Controllern. Diese Controller wiederum verfügen über eine Reihe von Sensoren, die Gesten wie Zeigen und Winken erkennen.
    Aufzeichnung der Augenbewegung (Eye-Tracking): Eye-Tracking-Sensortechnologie ermöglicht es der Sensorik in Ihrem VR-Headset, Ihre Augenposition und -bewegung zu messen. Das Headset kann feststellen, auf welchem Punkt der virtuellen Realität Ihre Aufmerksamkeit gerade liegt.
    VR-Technik und 5G: Unter Experten gelten VR-Anwendungen als wichtiges Einsatzfeld für die Mobilfunkgeneration 5G. Beim Einsatz von VR-Tools in Unternehmen fallen enorme Datenmengen an. Zum Beispiel, wenn Sie ein komplexes 3D-Modell visualisieren. Die aktuell hauptsächlich genutzten Übertragungsverfahren stoßen schnell an Grenzen.
    Hierfür ist das in 5G-Netzen bei Bedarf leicht realisierbare Multi-Access Edge Computing (MEC) prädestiniert. MEC ermöglicht lokale 5G-Netzwerke, deren Datenverarbeitung direkt am Sendemast vor Ort erfolgt. Dadurch wird ein sehr schneller Datenaustausch und die Verwendung leichter und kompakter VR-Headsets möglich. Die Datenverarbeitung erfolgt im lokalen 5G-Netz und nicht in den VR-Endgeräten.
    Übrigens: Weitere spannende Fakten zu 5G im Zusammenhang mit VR-Technologie finden Sie im 5G-Whitepaper „Augmented und Virtual Reality“ von Vodafone.

    Virtual Reality: Vorteile und Beispiele für den praktischen Einsatz

    Einsatzmöglichkeiten für VR-Anwendungen im geschäftlichen Umfeld gibt es viele, von Marketing und Werbung bis hin zu Produktentwicklung, Sicherheitstrainings und Simulationen in Kombination mit dem Digital-Twin-Verfahren.
    Unter anderem diese Vorteile können sich in Ihrem Unternehmen aus dem Einsatz von VR ergeben:
    • Mehr Sicherheit im Betrieb
    • Prozessoptimierung in Planung und Fertigung
    • Anschauliche Ausbildung von Fachkräften
    • Kosteneinsparungen

    VR statt kostspieliger Prototypen

    Ein großer Vorteil von VR-Headsets ist die Möglichkeit, Konstruktionspläne von Maschinen zu betrachten und zu bearbeiten, noch bevor der erste Prototyp gebaut wird. So können Sie Änderungen bereits in einem sehr frühen Stadium umsetzen und damit Entwicklungsprozesse erheblich beschleunigen sowie Kosten einsparen. Zudem können Sie am virtuellen 3D-Modell Eigenschaften des Werkstücks sichtbar machen, die an einem physischen Modell nicht sichtbar wären. Hierzu zählen etwa das Verhalten unter statischen oder thermischen Belastungen, Schwingungen und Verformungen unter Last.
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    Mit der VR-Brille für Notfälle trainieren

    Ihre Mitarbeiter:innen müssen wichtiges, aber im Beruf nur selten angewendetes Wissen regelmäßig wiederholen. Nur so bleiben die Inhalte präsent. Ein Vorteil von VR-gestützten digitalen Trainings: Gegenüber Onlinelehrgängen oder Lehrfilmen sind sie viel eindrucksvoller und werden daher deutlich aufmerksamer verfolgt. Die Lehrgangsteilnehmer:innen nehmen so erheblich mehr Wissen auf und behalten es auch länger.
    Die Berufsgenossenschaft Bau trainiert zum Beispiel auf einer virtuellen Baustelle mit Lehrgangsteilnehmer:innen das richtige Anlegen der persönlichen Schutzausrüstung, die korrekte Absicherung gegen Abstürze und fallende Gegenstände sowie das rechtzeitige Erkennen von Gefahrenstellen. Autohersteller Daimler hat mit einem ähnlichen Ansatz eigene VR-Lehrgänge für Brandschutzhelfer:innen am Arbeitsplatz entwickelt. Auch hier sollen Mitarbeiter:innen in einer virtuell erzeugten Umgebung das richtige Verhalten in Gefahrensituationen trainieren und sich so für den Ernstfall besser einprägen.

    Betriebsabläufe per VR-Brille erlernen: Effizient und umweltschonend

    Ein weiterer Vorteil: Sie und Ihre Mitarbeiter:innen können Arbeitsprozesse virtuell schon einüben, bevor beispielsweise eine neue Fabrik oder Produktionslinie fertiggestellt ist. Sie können per VR-Brille Bedienschritte trainieren, ohne dass Sie dafür riesige Maschinen oder ganze Fertigungsstraßen in Betrieb nehmen müssen. Das kommt wiederum der Umwelt zugute, da viele Trainingsschritte so ohne Einsatz natürlicher Ressourcen auskommen. Der Automobil- und Industriezulieferer Schaeffler richtet zum Beispiel ganze Fertigungsstraßen virtuell ein, um räumliche Abstände zu minimieren und Abläufe zu testen. Das spart Kosten und schont die Umwelt.

    VR in der Medizintechnik: Bessere Diagnostik und Ausbildung

    Ärzt:innen und Pflegepersonal können dank VR-Technik die Behandlung und Versorgung ihrer Patient:innen simulieren und dadurch das Patient:innenwohl steigern. Vor kritischen chirurgischen Eingriffen können Chirurg:innen die Abläufe der Operation mit Hilfe von VR-Technik simulieren. Auch Medizinstudierende und angehende Krankenpfleger:innen lernen in der virtuellen Realität an 3D-Modellen den komplizierten Aufbau von Skelett, Blutgefäßen oder Organen.
    Informatikstudent:innen der Universität Marburg haben eine VR-Umgebung für die Mediziner:innenausbildung entwickelt. Hier können mehrere Ärzt:innen oder Studierende gleichzeitig 3D-Modelle radiologischer Aufnahmen betrachten und mit den Abbildungen interagieren. Außerdem gelingt es Mediziner:innen besser, Sorgen und Ängste von Patient:innen abzubauen, wenn diese vor einem geplanten Eingriff Details hierzu an einem VR-Modell (mit oder ohne VR-Brille) betrachten können.

    VR-Visualisierung von Bauvorhaben

    Schon seit vielen Jahren greifen auch Architekt:innen auf künstliche, am Computer erstellte Realitäten zurück: etwa bei der Planung und Präsentation neuer Gebäude, wenn es darum geht, Raumwirkung, Schattenwurf oder Fassadengestaltung für Auftraggeber:innen sichtbar zu machen. Früher mussten sie hierfür aufwendige Architekturmodelle aus Karton oder Holz anfertigen lassen. Heute können Sie und Ihre Mitarbeiter:innen VR-Modelle direkt aus den ohnehin im Computer gespeicherten Bauplänen ableiten.
    Eine Person mit VR-Headset steht vor einem Bauplan.
    In der Zukunft wird VR-Technik ein alltägliches Werkzeug bei der Bauplanung sein.

    VR-Technik in Marketing und Verkauf

    Immer mehr Branchen nutzen Virtual Reality auch als Marketing-Instrument: Sie können VR-Technik beispielsweise direkt im Kundengespräch einsetzen, Produkte visualisieren und deren Eigenschaften erlebbar machen. Kund:innen von Autohäusern erleben mithilfe von VR-Software bereits heute die möglichen Konfigurationen ihres zukünftigen Fahrzeugs hautnah, ohne dass das echte Fahrzeug tatsächlich vor ihnen steht.
    VR-unterstützte Verkaufsgespräche eignen sich perfekt, um besonders hochpreisige Produkte zu demonstrieren. Stellt Ihr Unternehmen beispielsweise komplexe Produktionsmaschinen her, werden sich Ihre Kund:innen sehr freuen, wenn sie die  Funktionen und Arbeitsweisen der Maschine in der virtuellen Realität sehen können. Dafür müssen sie nicht einmal vor Ort sein. Die Kund:innen erleben somit alle Funktionen Ihres Produktes mithilfe eines VR-Headsets, beispielsweise im Wohnzimmer.
    Mit VR-Technik können Sie im Verkauf außerdem Kosten sparen: Wenn Ihr Unternehmen große Produkte wie Maschinen, Möbel oder Fahrzeuge herstellt, brauchen Sie weniger  große Ausstellungsflächen.

    Wie Sie VR in Ihr Unternehmen integrieren

    Bevor Ihr Unternehmen VR-Ausrüstung anschafft, sollten Sie zunächst die Ausgangslage analysieren. Folgende Schritte und Voraussetzungen sind wichtig, damit Sie VR erfolgreich in Ihre Unternehmensstruktur integrieren können:
    • Innovationskultur schaffen: Wie offen stehen Ihre Mitarbeiter:innen einerVeränderung in Planung und Fertigung gegenüber? Voraussetzung für eine erfolgreiche Integration von VR-Technik ist eine entsprechende Innovationskultur in Ihrem Unternehmen.
    • Use Cases finden: Ihr Management sollte zuvor die „richtigen“ Use Cases zur Schaffung belastbarer Mehrwerte identifizieren.
    • Qualifikation erzeugen: Sie sollten Mitarbeiter:innen ausreichend qualifizieren, um moderne VR-Technik effektiv zu nutzen. Unter Umständen kann Ihnen eine:n VR-Spezialist:in helfen.
    • Organisatorische Abbildung: Ihr Unternehmen sollte VR-Aktivitäten in der Organisationsstruktur verankern. Das dafür zuständige Team muss auch Bewusstsein für die Projekte innerhalb der Firma schaffen.
    • Infrastruktur: Eine entsprechende technische Infrastruktur und ein umfassendes Digitalisierungs-Konzept sind essenzielle Voraussetzungen für erfolgreiche VR-Projekte.
    Sie sind nicht allein: Erfahrene Berater:innen helfen Ihnen bei der Analyse und der Einleitung der nötigen Prozesse. Die Spezialist:innen von Vodafone beraten Sie gerne.
    Ein Mann mit AR/VR-Brille arbeitet an dem Gittermodell eines Gebäudes

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    Virtual Reality – ein riesiger Wachstumsmarkt

    Das US-Marktforschungsinstitut IDC Research bewertet Virtual Reality als eine Technologie mit besonders großem Wachstumspotenzial. Laut Schätzungen der Marktforschung könnte der weltweite jährliche Umsatz mit der virtuellen Realität schon 2022 bei über 15 Milliarden US-Dollar liegen. Dabei sind zusätzliche Markteffekte noch nicht berücksichtigt.
    Rechnet man den Markt für Augmented-Reality-Systeme hinzu, ist die 15-Milliarden-Dollar-Umsatzgrenze sogar schon 2020 überschritten worden.
    Darüber hinaus entwickeln viel Branchen neue virtuelle Vertriebswege oder Weiterbildungsangebote und setzen dabei auf die simulierte Realität. Die einst experimentelle Technik entwickelt sich zum Standardwerkzeug vieler Unternehmen.
    In folgenden Branchen kommt VR-Technik mittlerweile zum Einsatz:
    • Luftfahrt: Flugtraining, Schulung von Personal, Wartungstechnik
    • Medizin: 3D-Visualisierung von Organen, Planung von Operationen
    • Tourismus: Marketing, virtuelle Stadtrundfahrten, virtuelle Reiseprospekte
    • Architektur: Visualisierung von Bauplänen, 3D-Raumplanung
    • Gaming: VR-Games, VR-Achterbahnen
    Experten erwarten darüber hinaus, dass VR-Technik in den kommenden zehn Jahren zahlreiche Endgeräte und deren Markt maßgeblich beeinflussen wird. Dazu gehören:
    • Smartphones,
    • PC-Bildschirme und
    • klassische TV-Geräte.
    Ob Unternehmen die mobile Nutzung von VR-Geräten akzeptieren werden, hängt davon ab, wie unauffällig, leicht und kompakt die VR-Brillen sind. Um dies zu erreichen, werden sie keine leistungsstarken Computing- und Grafikfunktionen an Bord haben können. Die Rechenleistung muss daher ausgelagert werden. Hier kommt insbesondere 5G und Edge Computing eine wichtige Rolle zu. In Kombination miteinander ermöglichen es diese Schlüsseltechnologien, Daten direkt am Ort ihrer Entstehung zu verarbeiten und in Echtzeit sowie drahtlos auf die VR-Brillen zu bringen.
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    Das Wichtigste zu Virtual Reality in Kürze

    • Im Gegensatz zu zweidimensionalen Bildschirmen versetzt Virtual Reality die Nutzer:innen in eine dreidimensionale Erlebniswelt.
    • Der wichtigste Teil einer Virtual-Reality-Ausrüstung ist das Headset, mit dessen Hilfe Nuzer:innen in die virtuelle Welt eintauchen. Das Headset wird an einen Computer angeschlossen.
    • Mithilfe von VR-Headsets können Ingeneur:innen Konstruktionspläne von Maschinen betrachten und bearbeiten, noch bevor der erste Prototyp gebaut wird.
    • Chirurg:innen können vor kritischen chirurgischen die Abläufe der Operation mit Hilfe von VR-Technik simulieren.
    Portrait von Christian KlotzChristian Klotz
    23.12.2021
      # Tags:IoT-VernetzungARDigitalInnovationVR
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