Konzeption von Augmented Reality Anwendungen

Konzeption von Augmented Reality Anwendungen

Wird eine Augmented Reality Anwendung nach derselben Vorgehensweise wie eine normale Webapplikation konzipiert? Die Antwort lautet nein, und der Grund dafür liegt in der Beziehung zu der Umgebung. Augmented Reality (AR) bindet die reale Welt in die virtuelle Welt ein. Sie reichert sie an, sie erweitert sie, sie ersetzt sie teilweise oder sie entfernt Teile daraus.

Die Human Computer Interaction, HCI, erforscht seit mehr als 30 Jahren das Design und die Verwendung von Computer-Technologie, an der Schnittstelle zwischen Menschen und Computern. Als Disziplin befasst die User Experience (UX) sich mit dem Entwerfen und dem Gestalten der Interaktion zwischen Mensch und Computer; sie versucht sie durch eine hohe Usability zu verbessern. Sie konzipiert also eine Zweierbeziehung zwischen Nutzer und Gerät. Mediated Realities, von der Augmented Reality eine Ausprägung ist, verändern diese Zweierbeziehung eingreifend indem sie eine dritte Entität einbeziehen: Die Umgebung. In diesem Dreiecksverhältnis verläuft die Interaktion zwischen allen Beteiligten in allen Richtungen. Die Konzeptionsmethodik ist gefordert den Kontext bzw. die reale Welt, nun wichtiger als je zuvor, als gleichwertigen Partner aufzunehmen. Die HCI entwickelt sich weiter zu HCEI: Human-Computer-Environment Interaction.

Was genau muss nun bei der Konzeption von AR-Anwendungen anders angegangen werden? Als erstes wird der Bildschirm zugleich ein Fenster nach aussen und eine Bühne für digitale Inhalte sein. In 1997 definierte Azuma die Augmented Reality als die Erweiterung der Realität mit virtuellen Objekten. Charakterisiert ist diese Definition vom dreidimensionalen Bezug virtueller und realer Objekte sowie der Interaktion in Echtzeit. Der Aspekt, dass die realen und die virtuellen Inhalte im selben Raum koexistieren und eine Komposition formen, ist ein kennzeichnendes Konstrukt des Interaktionsdesigns von AR-Interfaces.

Feldrecherche

Die reale Welt ist ein wichtiger Input für den Gestaltungsprozess solcher Kompositionen. Neben der Gewinnung von User Insights müssen Feldrecherchen durchgeführt werden. Dabei werden die Räumlichkeiten –wenn innen – oder die Umgebung – wenn aussen – und die AR-Objekte untersucht, vermessen, fotografiert, gefilmt und beschrieben. Aspekte wie Distanz zwischen Objekt und Mensch, Objekteigenschaften (2D / 3D, verpackt, hinter Glas, usw.), Beleuchtung, Raumakustik, Hindernisse, Menschenströme, in kurzem, alles was einen Einfluss auf die Komposition haben kann, dokumentiert. Ist die Umgebung veränderlich (z.B. Sonnenschein vs Abenddämmerung), müssen die Feldrecherchen mehrmals durchgeführt werden, um die Variationen in Umgebungseigenschaften festzuhalten.

Ortung

Als nächstes kann die Ortungstechnologie oder eine Kombination von verschiedenen Ortungstechnologien gewählt werden. Die Feldrecherche liefert Input dazu. Eine Ortungstechnologie verfolgt drei Parameter: Die Position, die Bewegung (gemessen an der Geschwindigkeit), und die Bewegungsrichtung vom Mensch in Relation zum Objekt. Zu den Ortungstechnologien gehören Satellitenortungssysteme (ggfs. ergänzt mit der Erkennung von georeferenzierten Bildern oder Videofilmen), Beacons, WLAN, RFID, NFC.

Endnutzer-Geräte

Bei ausgereiften Technologien kommt die Technologie-Wahl nach der Grobkonzeption, weil Machbarkeit kein grosses Risiko birgt und Design Patterns existieren. Interaktionsdesigner wissen zu einem hohen Grad was mit welcher Technologie umsetzbar ist, und die Technologie verändert sich mässig schnell. Hingegen im Fall von AR spielen Technologiestand und Ausrüstung eine entscheidende Rolle im Interaktionsdesign.

Gemäss dem S-Kurven-Konzept nach Foster, das den Lebenszyklus einer Technologie beschreibt, befindet sich AR am Anfang der zweiten Phase, der Wachstumsphase.  Nach dem  Innovation Adoption Lifecycle von Bell befindet AR sich in dem Stadium wenn Early Adopters die Technologie zu verwenden beginnen. Tatsächlich gibt es eine grosse Anzahl von AR-Anwendungen, davon aber ein grosser Teil bloss als Showcases der Technologie und nicht als mehrwertbringende Apps. Diese Anfangsphase ist von Ungewissheit, schnellen Veränderungen, und technischen Einschränkungen und Fehlern geprägt. Darum muss die Technologie-Wahl früh getroffen werden, und geht sie dem Interaktionsdesign voraus.

Die User Insights geben Auskunft darüber, welche Endnutzer-Geräte eingesetzt werden können. Das eigene Smartphone oder Tablet, ein Leih-Tablet, eine Glasscheibe (wie z.B. in einem Fahrzeug), eine Brille (HMD), Kontaktlinsen, usw. Details wie Modell, Betriebssystem, Grösse, Gewicht, und Bildschirmauflösung sind relevant für die Konzeption. Wo am Körper und wie wird das Endnutzer-Gerät getragen oder gehalten? Wie lange?

Positionsverfolgung

Die Verfahren zur Positionsverfolgung können in zwei Kategorien eingeteilt werden: outside-in Tracking und inside-out Tracking. Die Verfahrenswahl ist eng mit der Wahl der Endnutzer-Geräten verknüpft: Inside-out Tracking (bspw. Hololens) geschieht ohne externe Sensoren, hingegen bei Outside-in Tracking (bspw. Oculus Rift) werden Sensoren im Raum die Position vom Nutzer mitverfolgen.

Interaktionsdesign

Erst dann, wenn die Entscheidungen Punkto Ortsbestimmung, Positionsverfolgung und Endnutzer-Geräte getroffen worden sind, kann mit dem Interaktionsdesign begonnen werden. Das Besondere am Interaktionsdesign von Kompositionen aus realer Welt und virtueller Welt, wird in einem nächsten Blogbeitrag erläutert.

 

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