Lösung des „Infinite Walking“-Problems von VR mit Moonboots

„Es geht um die Kontinuität der Erfahrung“, sagte Brad Factor. „Es geht darum, diese Immersion aufrechtzuerhalten. Es geht um die Benutzerfreundlichkeit und die Lernkurve: Sie müssen niemandem den Umgang mit VR beibringen, sondern können einfach das Headset aufsetzen und die virtuelle Welt auf natürliche Weise erleben. Darauf konzentrieren wir uns sehr.“

Factor, der Gründer und CEO eines Unternehmens namens Ekto VR , hat im Wesentlichen ein Paar klobige Moonwalking-Stiefel im Cyberpunk-Look für den Einsatz in Virtual-Reality-Umgebungen erfunden. Wenn Dorothy in The Wizard of Oz rubinrote Pantoffeln trug, um sicher durch das magische, farbenprächtige Land Oz zu reisen, dann ist die Erfindung von Factor darauf ausgelegt, ähnlich sichere Reisen durch VR zu ermöglichen.

Haben Sie sich jemals gefragt, wie es möglich ist, ein überzeugendes VR-Szenario zu erstellen, mit dem Sie beispielsweise durch die Sahara wandern können, ohne die schmerzhafte, immersionsbrechende Erfahrung, mit einer Wand in Ihrer Wohnung zu kollidieren? Ekto VR glaubt, dass es die Antwort hat: Schlüpfen Sie in ein Paar der Simulatorstiefel des Unternehmens über Ihre normalen Schuhe, setzen Sie ein VR-Headset auf und Sie können erleben, wie Sie durch virtuelle Umgebungen gehen, die weit, weit größer sind als der physische Raum, in dem Sie sich befinden. wieder darin enthalten.

Die Stiefel von Ekto VR funktionieren mit einer Reihe von motorisierten Rädern an ihrer Unterseite, die sich gegen die Geschwindigkeit drehen, mit der der Benutzer geht. Um Reisekrankheit zu vermeiden, ermöglichen die Stiefel dem Träger, zunächst mehrere Schritte nach vorne zu machen. Dies geschieht, um die notwendigen vestibulären Innenohrsignale bereitzustellen, um ihrem Körper mitzuteilen, dass sie vorwärts beschleunigen. Doch nach wenigen Schritten gleiten die Stiefel den Träger automatisch zurück in die Mitte des Raumes, sodass er wie auf einem Laufband auf der Stelle zu gehen scheint. In der Zwischenzeit glaubt der Benutzer, dass er weiterhin Fortschritte macht – und basierend auf der VR-Szene, die er erlebt, sind sie es auch.

„Was die Kommentare betrifft, die wir am häufigsten in Demos erhalten, sind die Leute fast absolut überzeugt – und in einigen Fällen absolut überzeugt – dass sie den Raum verlassen werden“, sagte Factor gegenüber Digital Trends. „Die Leute fragen uns: ‚Sind [die Stiefel] an? Funktionieren sie? Komme ich dem Rand [des Raums] nahe?' Es ist wirklich so, als hätten sie keine Ahnung, wo sie sind. Sie sind bis zu dem Punkt in die Umgebung eingetaucht, an dem sie unsicher sind, ob sie sich noch in dem Raum befinden, den sie begonnen haben.“

(Hinweis: Digital Trends konnte diese Schuhe nicht selbst auf Herz und Nieren prüfen.)

Bevor er begann, VR-Stiefel zu entwickeln, war Factor bei Honeywell Aerospace beschäftigt, wo er acht Jahre lang Flugsteuerungssysteme für Flugzeuge wie den Boeing 787 Dreamliner baute. In diesem Fall war er für einige der Kerntechnologien verantwortlich, die es 200 bis 300 Menschen gleichzeitig ermöglichen, scheinbar stationär in einem großen Metallrohr zu sitzen, bevor sie Tausende von Kilometern entfernt an ihrem Ziel auftauchen.

Jetzt arbeitet er an der Umkehrung dieses Problems: Er hält die Leute am Schreibtisch, während sie ihr Gehirn dazu bringen, zu glauben, dass sie große Entfernungen zurücklegen. Wenn er es auf kommerzieller Ebene knacken kann, wird er der Erste sein – aber er ist nicht der Einzige, der es versucht.

Das Problem des endlosen Gehens

Ekto VR ist nicht das erste Unternehmen, das versucht, das Problem des endlosen Gehens in VR zu lösen, das manchmal als LI-Herausforderung (Locomotion Interface) bezeichnet wird. Bestrebungen dazu reichen mindestens bis in die 1980er Jahre zurück. In Howard Rheingolds Buch Virtual Reality: The Revolutionary Technology of Computer-Generated Artificial Worlds, and How It Promises to Transform Society von 1991 berichtet der Autor von der Verwendung eines VR-Laufbands an der University of North Carolina.

In Verbindung mit einem VR-Headset ermöglichte das Laufband den Benutzern, durch eine virtuelle Version von Sitterson Hall zu gehen, heute die Heimat der Informatikabteilung der UNC. Dabei machte die VR-Demo erlebbar, wie es wäre, durch eine dreidimensionale, lebensgroße Version eines Gebäudes zu gehen, das sich damals noch in der Bauphase befand.

„Ich konnte durch die Korridore eines ganzen Gebäudes schlendern, ohne physisch einen kleinen Raum zu verlassen, weil ich auf einem Laufband auf und ab ging und mich an einem Lenker festhielt“, schrieb Rheinhold. „Als ich nach rechts lenken wollte und entdeckte, was sich am Ende des Flurs in diese Richtung erstreckte, drehte ich den Lenker und ging weiter geradeaus. Es dauerte eine Minute, sich daran zu gewöhnen.“

Abgesehen von UNC wurden andere Versuche zur Lösung des Problems des endlosen Gehens an der University of Utah durchgeführt, die eine Maschine namens TreadPort entwickelte. Es verfügte über ein großes Laufband mit Kippmechanismus, das Fortbewegungsschnittstellen mit visuellen, auditiven und olfaktorischen Sinnen kombinierte – und sogar Strahlungswärme und Windelemente.

Auch in Japan wurde viel getan, insbesondere an der Universität Tsukuba. „Ich würde sagen, man könnte auf jede einzelne Lösung verweisen, die es heute gibt, insbesondere Hardwarelösungen, und sagen, [dass Forscher an der Universität von Tsukuba] sie bereits ausprobiert haben“, sagte Factor. „Sie haben ein omnidirektionales Laufband gemacht. Sie machten etwas sehr Ähnliches wie den Ausgangspunkt, den wir hatten, nämlich angetriebene Schuhe. Sie haben einen Stringwalker gemacht. Sie haben ungefähr acht verschiedene Ansätze ausprobiert, vielleicht sogar mehr. Ich glaube nicht, dass sie versucht haben, einen von ihnen voranzutreiben [bis zum Punkt der Kommerzialisierung].“

In jüngerer Zeit wurde von Forschern von Unity Technologies Japan eine innovative Lösung für das Problem des endlosen Gehens entwickelt, die die Illusion eines unendlichen virtuellen Korridors in einem „Spielraum“ von 16 x 22 Fuß erzeugt. Der Ansatz, der als „umgeleitetes Gehen“ bezeichnet wird, zielt darauf ab, das Gehirn dazu zu bringen, zu glauben, dass die Versuchsperson in einer geraden Linie geht, während sie in Wirklichkeit in einem riesigen Kreis läuft.

Ein weiterer Ansatz, der von Forschern der Stony Brook University, Nvidia und Adobe entwickelt wurde, macht etwas konzeptionell Ähnliches, indem er ein Eye-Tracking-HMD (Head-Mounted Display) verwendet, um die Sakkaden des Benutzers zu erkennen , die schnellen Augenbewegungen, die auftreten, wenn Personen schauen an verschiedenen Punkten in unserem Sichtfeld – zum Beispiel beim Scannen eines Raums. Durch effektives „Hacking“ dieser Sakkaden ist es möglich, die Gehrichtung der Benutzer umzulenken, ohne Schwindel oder Unbehagen zu verursachen.

„Wir sind das komplizierteste biologische System, sicherlich mehr als zum Beispiel jedes Laufband, oder?“ Qi Sun, Hauptautor der Studie, gegenüber Digital Trends. „Warum verwenden wir also nicht die gebräuchlichste, aber komplizierteste Maschine – uns selbst –, um diese Art von Erfahrung zu ermöglichen, die wir lösen möchten. Das war die ursprüngliche übergeordnete Motivation dieser Forschung.“

Das Interessante an den unzähligen Ansätzen zur Lösung der Herausforderung des endlosen Gehens ist, dass es selbst mehrere Jahrzehnte später immer noch keine einvernehmliche Lösung gibt, die die Forscher dazu veranlasst hat, alle anderen zu verwerfen. Noch hat niemand die perfekte kommerzialisierte Lösung geschaffen, die den Weg in die Zukunft klar beleuchtet. Das bedeutet, dass nicht nur noch alles offen ist, wem dieser Markt gehört, sondern auch die Besonderheiten des gewählten Ansatzes.

Das nächste große Ding in VR?

Wird die Fortbewegungsschnittstellentechnologie das nächste große Ding für die virtuelle Realität sein? Vieles hängt davon ab, ob es bei VR letztlich darum geht, virtuelle Welten zu erschaffen oder einfach nur eine neue Art von Interface bereitzustellen. Wenn es sich um eine Schnittstelle handelt, die hauptsächlich für praktische Anwendungen wie das VR-Äquivalent von Zoom-Meetings verwendet wird, spielt diese Art von Realismus möglicherweise keine so große Rolle. In diesem Fall ist es möglicherweise nicht nur unnötig, große Entfernungen in VR zurücklegen zu können, sondern sogar ein Nachteil für die Benutzererfahrung. Beispielsweise muss eine VR-Version des Einkaufens nicht unbedingt die Erfahrung nachbilden, wie man die Gänge auf und ab geht und einen immer schwereren Korb trägt. Das wäre eine große Herabstufung neben der nahtlosen Einfachheit des One-Click-Shoppings von Amazon.

Wenn andererseits die überzeugendsten Anwendungsfälle von VR aus der Schaffung überzeugender virtueller Welten stammen, muss das Fortbewegungsproblem unbedingt gelöst werden. Eine Studie nach der anderen hat gezeigt, dass Probanden Virtual-Reality-Umgebungen immersiver mit einem höheren subjektiven Präsenzgefühl empfinden, wenn sie sich durch virtuelles Gehen darin bewegen, anstatt sich beispielsweise mit einem Handheld-Controller zwischen Orten zu teleportieren. Wie es eine Studie von Forschern in Japan aus dem Jahr 2004 ausdrückt, beeinflusst das Gefühl des Gehens die „kognitiven Landkarten der Menschen“, die Art und Weise, wie unser Gehirn Distanz und Bewegung verarbeitet. Kurz gesagt, das Gehen fügt der VR Wahrhaftigkeit hinzu, die unser Gehirn dazu verleiten kann, das, was wir sehen, als real wahrzunehmen.

Gaming ist ein großartiges Beispiel für einen Anwendungsfall, der umso überzeugender wird, je näher das Erlebnis an der Realität ist – aber nicht nur für Gaming. Wenn Sie beispielsweise ein Architekt sind, der einem gewerblichen Immobilienkunden zeigen möchte, wie ein neues Einkaufszentrum aussehen wird, wenn es gebaut wird, können Sie eine virtuelle Version des Gebäudes auf und ab gehen (wie Rheingold vor mehr als 30 Jahren besprochen hat). ) wäre sehr hilfreich.

Industrielle Anwendungen und darüber hinaus

In Bezug auf Ekto VR sagte Factor, dass sein Unternehmen zunächst auf diese letzteren Arten von industriellen Anwendungen abzielt.

„Wenn Sie sich mit den größeren [VR]-Trainingsanwendungen befassen und über Raffinerien oder Pipelines oder Offshore-Plattformen oder Produktionsanlagen oder Flugzeuginspektionen sprechen, werden die Leute sagen: ‚Nun, [wir könnten einfach eine Schnittstelle verwenden, die Benutzer herum teleportiert]“, sagte er. „Aus Sicht des Durchsatzes ist das großartig, wenn Sie optimieren möchten, dass Sie schnell Bereiche sehen müssen, die völlig unabhängig voneinander sind. Aber wir kommen immer mehr in diese umfassenderen Szenarien, in denen Sie eine vollständige Inspektion der Flugzeughaut durchführen müssen oder sehen müssen, wie etwas am Spornrad [eines Flugzeugs] mit dem Bugrad oder einem Ventil in einer Anlage verbunden ist wirkt sich auf einen Kondensator in einem anderen Teil [des Gebäudes] aus. Diese erfordern wirklich, dass Sie Ihre Umgebung viel besser verstehen [und wie sie räumlich zueinander in Beziehung stehen.]“

Angesichts dieser Art von industriellen Anwendungen plant Ekto, sein Partner-Beta-Programm in der ersten Hälfte des Jahres 2022 zu starten. In Bezug auf die Preisgestaltung wägt das Unternehmen laut Factor noch seine Optionen ab – vom Angebot von Kits zum Verkauf oder Leasing. Die genauen Preise müssen noch bekannt gegeben werden, aber ein erster direkter Kauf würde wahrscheinlich in der Nähe von 15.000 bis 20.000 US-Dollar liegen.

„Nun, diese Art von Preisen, über die wir sprechen, sind offensichtlich keine Verbraucherpreise – und bis zu einem gewissen Grad sind sie nicht einmal wirklich gut für die meisten Anwendungsfälle in Unternehmen geeignet“, sagte Factor. „Vieles davon ist das geringe Volumen an diesem Punkt. Wenn wir das Volumen erhöhen, erwarten wir eine drastische Senkung der Kosten und Preise.“

Letztendlich, sagte er, wird das Unternehmen darauf abzielen, den Markt zu Preisen unter 1.000 US-Dollar zu verkaufen, was es zu einem überzeugenderen Angebot für alltägliche Anwendungen macht. Dazu gehört die Aussicht auf mehr verbraucherorientierte Anwendungsfälle.

Endloses Gehen ist nicht der einzige fehlende Teil des Virtual-Reality-Puzzles. Die Simulation von Berührung, Geruch, Geschmack und mehr sind weitere Bereiche, die noch gelöst werden müssen – die erst allmählich die Aufmerksamkeit zukunftsorientierter Forscher auf sich ziehen. Erwarten Sie, in den kommenden Monaten und Jahren noch viel mehr davon zu sehen. Schließlich war der Hype um VR – ein Teil des größeren Konzepts eines Metaverse – seit Jahren nicht mehr heißer.

Wie auch immer Sie es nennen, wir werden viel Zeit in virtuellen Welten verbringen, also ist es entscheidend, es richtig zu machen.