Displayzauber

UX & Augmented Reality: Frische Ansätze für innovative Benutzererlebnisse
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Augmented Reality zaubert virtuelle Objekte in die reale Umgebung – und oft auch ein Lächeln ins Gesicht der Anwender. Für Unternehmen entstehen neue Möglichkeiten der Produktpräsentation, die dank digitaler Mehrwerte einen hohen Nutzen für ihre Kunden liefern. Die Voraussetzungen für den Einsatz sind gegeben.

Vorbei sind die Zeiten, in denen der Einsatz von AR aufgrund kostspieliger Hardwareanforderungen und aufwändiger Installationen nur einem kleinen Nutzerkreis vorbehalten war. Die Voraussetzung zur Nutzung der Technologie ist meistens nur einen Handgriff entfernt: ein Smartphone oder Tablet genügt. Auch die Erstellung von Anwendungen ist Dank AR-Browsern und -Frameworks wesentlich einfacher geworden. Somit ist AR für eine breite Anwenderschicht jenseits der Entwicklungslabore nutzbar. Dieser Artikel wirft zunächst einen Blick auf die Entstehungsgeschichte von AR und stellt den Nutzen heraus. Danach werden technische Grundlagen behandelt, bevor mögliche Einsatzgebiete und eine praktische Umsetzung am Beispiel der Busch-Jaeger-Lichtschalter-App gezeigt werden. Eine Auflistung von Stärken und Schwächen und ein Ausblick liefern zum Abschluss eine Entscheidungshilfe, ob AR bei der nächsten Marketingkampagne zu einer erfolgreichen Umsetzung beitragen kann.

Historie

Eine weit verbreitete Definition der „Erweiterten Realität“ stammt aus dem Jahr 1997 von Ronald Azuma. Demnach ist AR eine Variante der Virtuellen Realität, in welcher der Betrachter in eine reale Welt blickt, die mit virtuellen Objekten angereichert ist. Charakteristisch sind folgende Merkmale:

• Verschmelzung der realen Umwelt mit virtueller Realität
• Interaktion in Echtzeit
• Darstellung von virtuellen Objekten im dreidimensionalen Raum

Dabei ist die Technologie nicht neu. Schon 1967 entwickelt Ivan Sutherland das erste Display, das es einer Person in Abhängigkeit seiner Position ermöglicht, computergenerierte 3D-Objekte zu betrachten. Dies wird weitgehend als Geburtsstunde von AR bezeichnet. Allerdings sind die technischen Voraussetzungen zum damaligen Zeitpunkt so hoch, dass der Einsatz in einem breiten Markt weit entfernt ist. Das erste „Head Mounted Display“ (HMD), bei der die Projektion unmittelbar vor den Augen des Betrachters erfolgt (z. B. in einem Helm), war damals so schwergewichtig, dass es an der Decke eines Raumes befestigt werden musste. Wahrscheinlich tendiert die Forschung aus diesen Gründen in den Folgejahren zunächst hauptsächlich in Richtung virtueller Realität. 1992 prägen Mitarbeiter der Firma Boeing den Begriff AR, als sie ein System entwickelten, das Monteure mithilfe eines HMD bei der Installation von Kabeln unterstützt. 1997 wird die Touring Maschine entwickelt, die als erstes mobiles AR-System gilt. Mobil bedeutete damals, in einem Rucksack ist ein Rechner verpackt, in der Hand hält man einen (schweren) Tablet Computer, und auf dem Kopf ist eine übergroße Brille befestigt. Heute sind die technischen Voraussetzungen zur Nutzung von AR in handelsüblichen und bezahlbaren Smartphones und Tablets verbaut. GPS, Kamera, leistungsstarke Prozessoren, hochauflösende Displays, Sensoren und Speicher. Möglich wird das im Wesentlichen durch die Einführung des iPhones von Apple im Jahr 2007 und der damit verbundenen Erfolgsgeschichte von Smartphone und Tablet. In 2008 erscheinen die ersten AR-Browser Layar und Wikitude. Ein Jahr später folgt Junaio vom Münchener Unternehmen Metaio.

Nutzen

AR erweitert die Sinneswahrnehmung. Es werden Dinge sichtbar, die sonst nicht zu sehen wären. Das erhöht die Fähigkeit, mit der Umwelt zu interagieren, denn in die Umwelt integrierte virtuelle Elemente stellen wertvolle Zusatzinformationen bereit. Komplexe Aufgaben können effektiv unterstützt werden. Als Beispiel dient ein Szenario aus der Medizin, in der ein Chirurg bei der Durchführung einer Operation durch eine Datenbrille einen dreidimensionalen Blick in das Körperinnere seines Patienten erhält. Weiterer Nutzen entsteht in der Verkürzung der Zeit zur Beschaffung von Informationen (Time to Content). Durch die Verknüpfung von Internetdiensten können Inhalte bei Bedarf nachgeladen werden. Sehr nützlich ist AR bei der Durchführung von Marketingaktionen, bei denen der Kundendialog nachhaltiger gestaltet werden kann. Durch die Kombination von Haptik und digitalem Produkterlebnis werden mehrere Sinne des Betrachters angesprochen, wodurch die Kommunikation intensiver wird. Dies ist zum Beispiel bei der „LEGO DIGITAL BOX“ der Fall: In den Filialen des Spielzeugherstellers kann der Kunde die Verpackung mit einer Kamera scannen und erhält eine virtuelle Ansicht des fertig zusammen gebauten Modells, das sich dreidimensional auf der Schachtel aufbaut.

Technische Grundlagen

Wesentlicher Bestandteil einer AR-Anwendung ist das Tracking. Darunter versteht man die Erfassung der Umwelt, um diese in einem späteren Schritt mit virtuellen Objekten anzureichern. Das muss in Echtzeit geschehen und wird von einer Software übernommen, die dem AR-System die dazu notwendigen Informationen über den Blickwinkel des Betrachters liefert. Hierbei ist Präzision gefragt: Ist das Ergebnis ungenau, so lassen sich die menschlichen Sinne nicht davon überzeugen, dass die künstlich generierten Objekte Teil der realen Umwelt sind. Grundsätzlich unterscheidet man zwei Tracking-Verfahren: das nichtvisuelle und das visuelle Tracking. Beim nicht visuellen Tracking kommen Verfahren wie Magnetkompass, optische Sensoren und GPS zum Einsatz. Dadurch werden standortbasierte Anwendungen möglich, bei denen die dargestellten Informationen konkret auf die örtliche Situation des Anwenders zugeschnitten sind. Airwalk hat bereits 2010 einen unsichtbaren Store mitten in New York aufgestellt. Um diesen zu sehen, musste sich der Nutzer an einen bestimmten Ort begeben und eine App starten. Auf dem Display wurde dann ein überdimensional großer Schuh in die Umgebung positioniert, der direkt gekauft werden konnte. Beim visuellen Tracking wird mithilfe der integrierten Smartphone- oder Tabletkamera ein Bild oder 3-D-Objekt erfasst, das von der Software „wiedererkannt“ und angereichert wird. Beim erfassten Bild kann es sich um einen künstlichen Marker (ähnlich QR-Code) oder ein Foto handeln. Das bereits angesprochene LEGO-Beispiel zählt zu dieser Kategorie. Auch möglich ist die Erfassung eines dreidimensionalen Gegenstands, wie zum Beispiel einer Kaffeetasse. Wird die Form der Tasse erkannt, kann die Zauberei beginnen. Die eigentliche Anreicherung der virtuellen Objekte geschieht im Prozess der Registrierung. Hierbei werden die virtuellen Elemente auf dem getrackten Objekt angeordnet. Tracking und Registrierung sind glücklicherweise eingebundene Bestandteile der vorhandenen AR-Frameworks. Als Entwickler kann man sich somit auf den eigentlichen Content konzentrieren.

Anwendungsszenarien

Das Anwendungsspektrum ist vielfältig. AR eignet sich hervorragend zur digitalen Erweiterung von Printmedien wie Anzeigen, Bedienungsanleitungen, Poster und Broschüren. Wird ein Marker erkannt, kann die Botschaft durch die Verwendung von Audio-, Video- und 3-D-Modellen intensiviert werden. Das statische Medium wird somit lebendig. Viele Zeitschriften nutzen dies, um einzelne Artikel mit Filmen anzureichern. IKEA hat seinen Katalog derart erweitert, dass auf einzelnen Seiten Filme oder dreidimensionale Produkte dargestellt werden, wenn man sie durch das Smartphone betrachtet. Audi hat eine App, in der die Bedienelemente des A1 virtuell erläutert werden.

Durch die Verbindung von Location-based Services können Anwendungen entstehen, in denen der Nutzer durch das Smartphone in die Umgebung blickt und auf dem Display relevante Points of Interest angezeigt bekommt. Das kann der nächste Supermarkt, das nächste Restaurant oder das nächste Kino sein. Auch der Spielebereich ist ein interessantes Feld für AR. Wie wäre es mit einer Partie Basketball, bei der sich der virtuelle Korb auf dem ausgedruckten Marker auf dem Schreibtisch befindet? Es existiert somit ein weites Feld, in dem Anwendungen für Marketing, Produktentwicklung, Produktion, Kundenservice und Wartung denkbar sind.

Praxisbeispiel: Lichtschalter in einer neuen Dimension

Für die Busch-Jaeger Elektro GmbH, dem innovativen Marktführer im Bereich Elektroinstallationstechnik, hat Q:marketing die bereits etablierte Lichtschalter-App um AR-Features erweitert. Sämtliche Schalter der verschiedenen Lichtschalterserien können mit dem neuen „3D Live View“ nun dreidimensional auf den eigenen vier Wänden betrachtet werden. Die Produktpräsentation wird somit zu einem virtuellen Erlebnis, das die Kaufentscheidung positiv unterstützt. Denn auf diese Weise ist es für den Interessenten möglich, noch vor dem Kauf einen realistischen Eindruck zu erhalten, welches Schalterdesign am besten in das eigene Ambiente passt. Und das funktioniert so: Der Nutzer lädt die Lichtschalter App für Android oder iOS im entsprechenden Store herunter. Dann befestigt er das Tracking-Motiv (Marker für das visuelle Tracking) an der Stelle, an der später der Schalter installiert werden soll (Abb. 1, Abb. 2). Dieses Motiv kann über einen Link in der App oder direkt über www.busch-jaeger.de heruntergeladen und ausgedruckt werden. Als Nächstes wird die 3D Live View in der App gestartet und das Motiv mit der Smartphonekamera anvisiert. Nachdem das Bild erkannt wurde, wird es mit einem dreidimensionalen Schalter überlagert und kann aus jeder Perspektive betrachtet werden (Abb. 3). Und das wirkt so verblüffend realistisch, als wäre der Schalter bereits montiert. Durch horizontale Swipe-Gesten kann nun zwischen den einzelnen Varianten einer Serie gewechselt werden. Wischt der Nutzer vertikal über das Display, öffnet sich eine Navigationsleiste, in der die einzelnen Schalterserien gewählt werden können.

Abb. 1: Das Trackingmotiv wird an der Wand befestigt und mit der App gescannt

Abb. 1: Das Trackingmotiv wird an der Wand befestigt und mit der App gescannt

 

Abb. 2: Das Trackingmotiv im Detail

Abb. 2: Das Trackingmotiv im Detail

 

Abb. 3 a: Das Motiv wird mit dem virtuellen 3-D-Objekt überlagert…

Abb. 3 a: Das Motiv wird mit dem virtuellen 3-D-Objekt überlagert…

 

Abb. 3 b: …und lässt sich aus verschiedenen Perspektiven betrachten

Abb. 3 b: …und lässt sich aus verschiedenen Perspektiven betrachten

Neben der dreidimensionalen Produktvisualisierung wurde auch die Fachhändlersuche um einen Live View erweitert. Hier kann der Anwender durch das Display seines mobilen Endgeräts in die Umgebung blicken und sieht über einen „Radar“, wo sich der nächste Installateur befindet (Abb. 4).

Abb. 4: Ein Blick in die Umgebung zeigt die nächsten Fachhändler

Abb. 4: Ein Blick in die Umgebung zeigt die nächsten Fachhändler

Für die Umsetzung haben wir uns für das Augmented Reality SDK von Metaio entschieden. Schon vor der Weiterentwicklung der Lichtschalter-App haben wir mit Junaio, dem AR-Browser aus gleichem Hause experimentiert und hatten einen guten Eindruck vom Leistungsumfang. Mit dem Metaio Creator ist es außerdem möglich, 3-D-Daten zu testen, schon bevor sie in die App integriert werden. Als Dateiformat hat sich für unseren Fall das FBX-Format empfohlen, da es aus verschiedenen Programmen exportiert werden kann und somit eine recht hohe Flexibilität erlaubt. Die dreidimensionalen Objekte wurden von verschiedenen Akteuren mit AutoCAD, 3ds Max oder Cinema 4D erstellt.

Kasten: Stärken, Schwächen, Chancen und Risiken Im Verlauf des Artikels wurden theoretische Grundlagen und praktische Beispiele besprochen. Der folgende Abschnitt fasst Stärken und Schwächen der Technologie zusammen.
Stärken
• Die Integration von virtuellen Elementen in die reale Umgebung unterstützt den Nutzer auf innovative Art und Weise.
• Klare digitale Mehrwerte.
• In Verbindung mit serverbasierter Kommunikation kann die Zeit zur Beschaffung von Informationen reduziert werden (Time-to-Content).
• Es werden zu gleicher Zeit mehrere Sinne des Betrachters angesprochen.
• Produkte werden erlebbar.
• Gute Verknüpfungsmöglichkeit von Print und Digital.
Schwächen
• Begründet in der Hardwareleistung der Geräte: Modelle müssen ressourcensparend modelliert werden, und die Präzision der verbauten Sensoren ist noch nicht optimal (z. B. Genauigkeit von GPS). Die Leistung der Prozessoren nimmt zwar zu, ist aber noch nicht auf dem Niveau von Laptops oder Desktoprechnern. Hoher Energieverbrauch führt zur Verkürzung der Akkulaufzeit. Chancen
• Konkrete Chancen für Unternehmen: neue Möglichkeiten für eine bessere Kundenkommunikation, z. B. durch innovative Produktpräsentationen.
• Dadurch Differenzierungspotenzial zu Wettbewerbern.
• Der Kunde kann durch die Ansprache seiner Sinne fasziniert und begeistert werden. Der Moment, in der z. B. das Tracking-Motiv von einem Lichtschalter überlagert wird, ist emotional und zaubert sehr wahrscheinlich ein Lächeln ins Gesicht des Interessenten.
• Nutzung von AR-Technologie kann zur Aufwertung des Unternehmensimages führen.
• AR in Kombination mit standortgebundenen Diensten kann zu einer Erhöhung des Umsatzes am Point of Sale führen (z. B. Navigation, Mobile Couponing).
Risiken
• AR sollte nicht genutzt werden, nur weil es sich um eine im Trend liegende Technik handelt. Klare Mehrwerte sind gefordert!
• Die perfekte Illusion von real und virtuell birgt auch Gefahren: eine Differenzierung wird zunehmend schwieriger.
• Bei der Nutzung von Location-based Services ist die Wahrung von Privatsphäre und Datenschutz einzuhalten.

Ausblick

AR ist keine neue Technologie und begleitet uns schon seit einiger Zeit. Glaubt man der Abschätzung des Technologieberatungszentrums Gartner, so befindet sich AR auf einem guten Weg in Richtung Produktivität und Massenmarkt. Betrachtet man den Hype um Google Glass und Wearable Technology im Allgemeinen, so spielt die Allgegenwärtigkeit von Technologie und die Verschmelzung von realer mit virtueller Umwelt eine immer größere Rolle. Der vollzogene Paradigmenwechsel vom Desktop zum mobilen Endgerät erlaubt die Umsetzung von mobilen AR-Anwendungen und schafft die Voraussetzung, dass die zur Nutzung relevante Hardware permanent verfügbar und nur einen Griff weit entfernt ist. Für Unternehmen besteht die Möglichkeit, das Potenzial der Technologie auszuschöpfen und es sinnvoll einzusetzen. So können Unternehmen und Kunden gleichermaßen profitieren. Es ist wahrscheinlich, dass sich AR weiter in das alltägliche Leben integriert. Optimalerweise steht dabei der Nutzen im Vordergrund und liefert digitale Mehrwerte für den Anwender.

 

Aufmacherbild: Man holding social object von Shutterstock / Urheberrecht: chanpipat

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