Universität KonstanzExzellenzcluster: Kulturelle Grundlagen von Integration

Virtuelle Welten bauen

Wie kommen Virtual-Reality-Entwickler auf ihre Ideen? Auf welche Wissensvorräte und Praktiken greifen sie zurück? Das untersucht Benjamin Schäfer in seinem Dissertationsprojekt. Ein Gespräch über menschliche Wahrnehmung, Ethik-Codes und die Zukunft einer faszinierenden Technologie

Benjamin Schäfer Portrait
Benjamin Schäfer forscht über die Entwickler virtueller Realitäten.

Wie muss eine virtuelle Realität beschaffen sein, dass wir sie als real empfinden?

Sie muss vor allem unserer Erwartung entsprechen. Es darf also nichts passieren, was wir als unnatürlich wahrnehmen würden. Wenn wir das Comic-hafte an einer virtuellen Realität sehen, ist uns natürlich bewusst, dass dies nicht unsere Alltagswirklichkeit ist. Aber wenn sich diese Comic-Welt verhält, wie wir es erwarten, dann können wir diese virtuelle Realität auch akzeptieren. Wir können uns dort aufhalten, bewegen und auch agieren, obwohl wir immer im Hinterkopf haben, dass sie nicht so aussieht, wie wir es von unserer physischen Realität gewohnt sind. In meiner Forschung möchte ich herausfinden, welche Aspekte unserer Wahrnehmung von Entwicklern angesprochen werden, damit wir eine virtuelle Welt als ‚real‘ empfinden.

Welche Sinne sprechen die Entwickler virtueller Welten an?

Hardware-Entwickler können rudimentär unseren Tastsinn ansteuern, etwa wenn die Nutzer bestimmte Westen anziehen, die über Vibration oder leichte elektronische Impulse Feedback geben. Am besten wird der Seh- und Hörsinn angesprochen: der Sehsinn, indem man eine entsprechende Brille aufhat und nichts mehr von der eigentlichen Umgebung sieht. Auch auditiv kann man mittlerweile Räume schon recht gut abbilden. Anders verhält es sich bei Geruch und Geschmack. Im Prototypen-Stadium gibt es zwar Gerätschaften, die man sich um den Hals schnallen oder im Raum platzieren kann und die dort Gerüche verströmen. Diese Anfangsstadien sind aber noch weit weg von einer alltäglichen, geschweige denn kompletten Immersion des Menschen.

Was verstehen Sie unter Immersion?

Landläufig versteht man unter Immersion, dass man in eine andere Welt sozusagen eintaucht, was bei sämtlichen Medien eintreten kann. Wenn beispielsweise jemand ein guter Geschichtenerzähler ist, fühlt sich der Zuhörer auch von seiner Geschichte vereinnahmt. Immersion kann der Leser eines Buches oder der Besucher eines Konzertes erleben. Durch das bessere Ansprechen und Vereinnehmen der Sinne schafft Virtual Reality es, uns von unserer physischen Realität vorübergehend in etwas vollkommen Anderes zu versetzen.

In meiner Forschung gehe ich davon aus, dass Immersion nur das ist, was die Hardware leisten kann, nicht aber das, was der Mensch fühlt. Durch die immersiven Fähigkeiten der Hardware, wie Display, Linsen, Tracking, Haptik, bekommt der Mensch Präsenz an einem anderen Ort. Die Hardware-Eigenschaften kann ich objektiv beschreiben, während die Präsenz subjektiv ist. Menschen reagieren auf dasselbe Hardware-System unterschiedlich, fühlen sich mehr oder weniger in die virtuelle Welt versetzt.

Wie äußert sich dies?

Der Wissenschaftler Mel Slater hat Präsenz in Analogie zur Farbenlehre untersucht. Dort wurde Menschen in einer Versuchsanordnung ein Rotton von einer bestimmten Wellenlänge gezeigt. Annäherungsweise sollten sie den ursprünglichen Farbton wiedererkennen, haben aber ganz unterschiedliche Rottöne für diesen gehalten und so gut wie nie denselben wirklich getroffen. Einfach gesagt haben Menschen einen subjektiven Rotton, der nicht dem physikalisch bestimmten Rotton entspricht. Für VR ist interessant, wann der Mensch eine ähnliche Präsenz fühlt, obwohl das immersive System ein anderes ist.

Inwiefern kann Virtual Reality Vorgänge im Gehirn eines Menschen steuern?

Von Steuerung würde ich nicht sprechen – aber gewisse Mechaniken, die in VR implementiert sind, schaffen es, unser Gehirn auszutricksen. Dies passiert auf einer Ebene, die unbewusste Reaktionen auf Vorgänge betrifft, was meines Erachtens in einigen Bereichen schon recht gut funktioniert.

Einerseits machen sich Entwickler die Latenzen, also Verzögerungszeiten, und andere Funktionsweisen der menschlichen Wahrnehmung zunutze, um uns quasi unendliche Weiten auf engstem Raum erfahren zu lassen. Andererseits bezeichnet Filmemacher Chris Milk Virtual Reality als die ultimative Empathiemaschine. Also das beste Medium, das wir aktuell haben, um Emotionen auszulösen. Speziell angefertigte Erlebnisse, seien es 360-Grad-Filme oder Spiele, erzeugen Freude, Mitgefühl, Liebe, aber auch Angst und Terror – und das sehr viel intensiver als andere Medien.

Wollen wir das?

Die Möglichkeiten von VR rufen natürlich viele ethische und moralische Fragen auf. In meinen Interviews und auch generell plädieren einige Entwickler, dass man sich einem Ethik-Code unterwirft, der bestimmt, was man in VR machen darf und wie das gekennzeichnet werden muss. Das Erleben plötzlicher Schreckmomente in VR kann ziemlich intensiv sein: Manche bekamen in solchen Situationen Angst- und Panikzustände, obwohl die Umgebung nur eine virtuelle war. Die Ansichten darüber, was wir vertreten können, Menschen zu zeigen, gehen weit auseinander, beispielsweise bei Kriegsschauplätzen.

Im positiven Sinne kann man mit VR Mitgefühl erzeugen und Verständnis für Problemsituationen schaffen. Für den mündigen Menschen bieten sich dadurch neue Möglichkeiten, tiefere Einblicke in Geschehnisse zu bekommen, die sehr weit weg sind vom eigenen Alltag. 

VR-Brille
Mit VR-Brillen kann menschliche Wahrnehmung beeinflusst werden.

Wo ist die Grenze zwischen alltäglicher und virtueller Realität?

Es ist wohl eine schmale Linie, die man nicht objektiv ziehen kann, weil sie bei jedem anders verläuft. Sich in der Illusion verlieren und sich dessen bewusst sein, dass es eine Illusion ist, stellt prinzipiell die wichtigste Unterscheidung dar, um überhaupt Virtual Reality haben zu können. Wenn das ultimative Ziel von VR ist, alle Sinne abzudecken und sich wirklich von der einen Welt in die andere transportieren zu lassen, dann handelt es sich ja nicht mehr um eine virtuelle Realität. Wir haben dann keinen Vergleichsrahmen mehr. Daher ist es meines Erachtens sehr wichtig, den Illusionsaspekt so gut wie möglich aufrechtzuerhalten, sodass das Vorurteil, dass wir uns in dieser virtuellen Welt völlig verlieren, erst einmal nicht zum Tragen kommt.

Welche Ziele verfolgen Sie mit Ihrem Promotionsprojekt?

Virtual Reality ist ein recht aktuelles Thema, das sich momentan schnell weiterentwickelt. Daher ist meine Herangehensweise eine recht grundlegende. Ich sehe mir an, wie Entwickler das überhaupt machen, Illusion zu schaffen, Wahrnehmung zu beeinflussen. Was sind deren Ideen, Wissensvorräte, deren Praktiken und Arbeitsabläufe, die dazu führen, dass wir eine virtuelle Realität haben, in der wir uns wohl fühlen, die wir nicht als falsch wahrnehmen?

Meinen Schwerpunkt lege ich auf die Bereiche Audio und Fortbewegung in virtuellen Welten. Letzteres scheint an sich zunächst paradox, da wir uns virtuell über Meilen bewegen können, obwohl wir sitzen oder fest stehen. Die Frage ist, wie Entwickler an den Punkt gekommen sind, virtuelle Fortbewegung zu ermöglichen, ohne dass wir dies komisch finden oder dass uns schlecht wird.

Was ist in Bezug auf virtuelle Fortbewegung der Stand der Entwicklung?

Vieles ist schon möglich. Besonders gut funktioniert das Teleportieren im virtuellen Raum. Dabei kann sich unser virtueller Körper in der VR bewegen, während wir uns mit unserem wirklichen Körper in der physischen Realität stillstehen. Das kann man bereits sehr gut mit virtuellen Laserpointern umsetzen, die in der VR auf eine Markierung zeigen und der Nutzer dann weiß, wohin er sich teleportieren kann. Außerdem ist die Forschung hier schon so weit fortgeschritten, dass Teleportation als etwas Natürliches empfunden werden kann und dem Nutzer nicht schlecht oder schwindelig wird.

Wir wissen, wie das menschliche Gehirn auf wechselnde Bilder reagiert: Wenn wir zum Beispiel 24 Bilder in schneller Folge zeigen, scheint es für uns eine flüssige Bewegung zu sein. Sobald wir jedoch die Abstände zwischen den Bildern vergrößern, nimmt das Gehirn keine Bewegung, sondern nur die einzelnen Bilder wahr. Wenn es einen Konflikt gibt, zwischen dem, was das Gehirn wahrnimmt und dem, was wir gesehen oder gefühlt haben, wird einem schwindelig und schlecht. Software-Entwickler umgehen das, indem sie beispielsweise kurz über Schwarz blenden und den Nutzer dann an einen Zielort stellen. Für unser Gehirn ist dies nur ein weiteres Bild. Wir verstehen jedoch, dass wir uns zumindest virtuell bewegt haben.

Mittlerweile funktionieren auch nahtlose virtuelle Bewegungen gut bei denen wir nicht „schlagartig“ von A nach B gesetzt werden, sondern den gesamten Weg virtuell beschreiten. Ein Lösungsansatz ist, den Nutzer durch die VR-Brille in einen Tunnelblick zu versetzen. Dazu schränkt man das Sichtfeld an den Rändern etwas ein. Ein zusätzlicher  Trick ist, eine völlig künstliche, nicht in die Welt passende Horizontlinie zu erschaffen. Diese fällt dem Nutzer nicht direkt auf, da er sich nur auf die Mitte des Bildes konzentriert, während sein Gehirn den Horizont trotzdem wahrnimmt. Durch die Horizontlinie gibt man dem Gehirn einen Ankerpunkt, wodurch dem Nutzer nicht übel wird. Ähnlich kann man ja gegen die Seekrankheit auf einem Schiff angehen.

Wie gehen Sie methodologisch vor?

Ich stütze mich auf Interviews mit Entwicklern, teilnehmende Beobachtungen des Arbeitsalltags und Materialien, wie Vorträge oder YouTube-Videos. Gerade bei großen, teilweise börsenorientierten Unternehmen gestaltet sich der Zugang schwierig, weil hier Anwälte und Betriebsgeheimnisse regieren. Bei selbstständigen und kleineren Entwicklern regieren hingegen Zeitdruck und Geld. Daher verlief mein Feldeinstieg bisher nicht so glatt wie gedacht.

Wie kommen Sie dann an die nötigen Informationen?

Wenn ich zu Entwicklerkonferenzen fahre, sind die Leute dort sehr offen und fast schon mitteilungsfreudig. Ich hoffe, dieses Jahr einigen Entwicklern, die ich auf Konferenzen kennengelernt habe, über die Schulter gucken zu können. Denn das ist letztlich mein Plan, zu beobachten, wie sie Software kreieren, auf ihre Ideen kommen und diese umsetzen. Daneben recherchiere ich natürlich in der Fachliteratur. Und auch im Internet kann ich viele nützliche Materialien finden, ob Konferenzaufzeichnungen von Vorträgen oder veröffentlichte Papers, Blog-Posts und Ähnliches. Dort gibt es auch Veröffentlichungen von findigen Entwicklern, die über Reverse Engineering sprechen. Die also vom Produkt ausgehend herausfinden wollen, wie es funktioniert. Und wenn man versteht, wie etwas funktioniert, kann man in einem gewissen Rahmen rekonstruieren, wie die eigentlichen Entwickler darauf gekommen sind.

Wie sehen Sie die Rolle von Virtual Reality in der Zukunft?

Wenn man die momentanen Entwicklungen betrachtet, findet Virtual Reality eher eine Nische. In der Medizin, der Industrie oder der Architektur hat VR bereits ihren Nutzen. Wenn man zum Beispiel ein Haus sehen möchte, bevor man es baut, kann man durch VR einen realistischen Eindruck von diesem Haus und seinen Dimensionen bekommen.

Um ein anderes Beispiel zu nennen, im medizinischen Bereich der Stanford-University gibt es das „Stanford Heart“, eine Applikation für VR-Brillen, mit der sich Menschen in ein pochendes, schlagendes – natürlich virtuelles – Herz hineinversetzen können. Das ist ein recht realistisches Abbild des Herzens, das zeigt, wie dieses Organ funktioniert. Dadurch kann ich mir wesentlich besser vorstellen, wo das Blut hinein- und wo es wieder herausfließt, und lerne dabei etwas. Darüber hinaus kann man alle möglichen bekannten Herzfehler simulieren, sodass der Nutzer sieht, was genau schiefläuft. Ein angehender Mediziner hat so nicht nur eine Textbuchbeschreibung von beispielweise einem Loch in der Herzscheidewand, sondern kann den Verlauf des Blutes durch die VR-Brille beobachten. Für die Medizinerausbildung ist dies ein riesiger Fortschritt. Patienten wiederum können besser verstehen, was bei ihrem Herz problematisch ist, und rudimentär die Arbeitsschritte, die vorgenommen werden, nachvollziehen. Meiner Ansicht nach wird Virtual Reality viele Nischen in der Industrie und der Bildung besetzen und dort einiges revolutionieren.

Das Interview führte Claudia Marion Voigtmann.

Benjamin Schäfer ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Exzellenzcluster „Kulturelle Grundlagen von Integration“ an der Universität Konstanz. In seinem Dissertationsprojekt „Entwicklungsplattform Mensch - Praxeologien der Herstellung von Weltenstimmigkeit in virtuellen Realitäten“ untersucht er die Vorgehensweisen von Entwicklern bei der Erschaffung virtueller Realitäten.