Image: Augmented und Virtual Reality im AutoDas Auto als siebter Sinn: Augmented und Virtual Reality erhöhen Sicherheit und Komfort. | Jackie-Niam
NewsDer siebte Sinn

Augmented und Virtual Reality im Auto

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Sehen, Riechen, Schmecken, Hören, Fühlen und der Gleichge­wichts­sinn – der Mensch verfügt über sechs Sinne. Ohne sie wären wir nicht in der Lage, uns in dieser komplexen Welt zurechtzu­finden. Heute sorgen digitale Technolo­gien wie Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) dafür, dass unsere Sinne im Auto um weitere Dimensionen und Informationen angereichert werden.

23. April 2019

Bereits Mitte des vorigen Jahrhunderts war die Idee von der Augmented Reality Wirklich­keit geworden – lange, bevor man die Technologie so genannt hat. 1968 präsentiert der Computer­gra­fiker Ivan Sutherland das allererste „Head Mounted Display“ – eine Urform der Datenbrille, die dem Nutzer dreidimen­sio­nale Formen direkt vor die Augen projizierte. Die Aufbauten dafür waren so groß und schwer, dass sie extra an der Decke befestigt werden mussten. AR wurde Anfang der 1990er-Jahre bei Boeing in Form einer Art Datenbrille eingeführt, um die Verlegungs­ar­beiten von Kabelbäumen in Flugzeugen zu unterstützen. Die AR-Technik wird zudem schon seit Jahrzehnten in Pilothelmen und Cockpitscheiben eingesetzt, um Informationen über das reale Bild zu lagern. US-amerikani­sche und japanische Hersteller statteten erstmals Ende der 1980er-Jahre Pkw mit der Technik aus und erweiterten damit das Sichtbild des Fahrers um zusätzliche Informationen. Dabei wird auf der Fahrerseite das Bild auf einem Display erzeugt, von einer Lichtquelle ausgeleuchtet und dann mit Spiegeln auf die Windschutz­scheibe projiziert. 2005 verbaute mit BMW der erste deutscher Autobauer solche Head-up-Displays (HUD) in seinen Serienmo­dellen.

Der Siegeszug der HUD

HUD sind heute als Serien- oder Sonderaus­stat­tung für verschie­dene Pkw-Marken und auch Nutzfahr­zeugen zu haben. Abhängig von den verfügbaren Quellen reichen die eingeblen­deten Informationen von der Anzeige von Geschwin­dig­keit, Navigati­ons­an­wei­sungen und Warnungen, wie Überschreiten von Geschwin­dig­keits­be­gren­zungen oder bevorste­henden Gefahren, bis hin zur Angabe von Abstands­war­nungen, Tankstand und verbleibender Fahrzeit. 2017 präsentierte Konica Minolta das weltweit erste dreidimen­sio­nale HUD. Dieses ist in der Lage, Informationen je nach Fahrgeschwin­dig­keit in unterschied­li­chen virtuellen Entfernungen zu präsentieren. Porsche hat jüngst in das Schweizer Start-up WayRay investiert. Das Unternehmen entwickelt universelle Head-up-Displays, die unabhängig von der Innenraum­ge­stal­tung in jedem Fahrzeugtyp eingesetzt werden können. Dabei soll künftig auch der Beifahrer an Informationen in der Windschutz­scheibe partizipieren. Neue Features wären der bekannte Nachtassis­tent als Projektion und statt der Navigati­ons­pfeile ein virtuelles Fahrzeugab­bild, das sich im Sichtfeld des Fahrers nahtlos in das aktuelle Verkehrs­ge­schehen einfügt. Die simulierte Vorhut fährt voraus und leitet so zuverlässig ans Ziel. BMW geht bereits neue Wege und holt die erweiterte Realität in den Fahrzeugin­nen­raum und arbeitet derzeit an dem HoloActive Touch – ein freischwe­bendes Hologramm mit Bedienele­menten auf Höhe der Mittelkon­sole, das per Gestensteue­rung funktioniert. Wird das HUD also bald selbst obsolet? Mithilfe von AR und VR werden jedenfalls nach und nach klassische Fahrzeug­kom­po­nenten entweder digitali­siert oder ganz ersetzt.

Digitale Realitäten

Ingenieure von Jaguar haben beispiels­weise mit dem „ClearSight Smart View“ den Innenrück­spiegel revolutio­niert. Auf Knopfdruck wird dieser zum Bildschirm. Das ermöglicht eine ungehinderte Sicht auf alles, was sich hinter dem Fahrzeug befindet – selbst, wenn Passagiere auf der Rückbank oder Gepäck die Sicht versperren. Der Audi e-Tron dagegen fährt als erstes Auto mit einem virtuellen Außenspiegel. Dort wo sonst die herkömmli­chen Spiegel hervorragen, hängen heute zwei aerodyna­misch geformte Kameras. Diese übermitteln Live-Ansichten auf zwei OLED-Displays im Innenraum, die zwischen Instrumen­ten­tafel und Tür angebracht sind. Laut Zulieferer Ficosa erscheint das Sichtfeld breiter und ohne toten Winkel. Die Entwicklung macht selbst vor der Motorhaube nicht Halt. Für das Modell Range Rover Evoque hat Jaguar nach mehreren Jahren Entwicklungs­ar­beit Ende 2018 den „ClearSight Ground View“ zur Serienreife gebracht – eine Art gläserne Kühlerhaube. Der Clou: Mehrere Kameras am Kühlergrill und den Außenspie­geln filmen den Untergrund. Eine Software generiert aus den Einzelauf­nahmen ein Bild zusammen, das auf den zentralen Touchscreen projiziert wird. Die Technik gestattet so einen Blick durch Haube und Motorraum. Von dem System profitiert der Fahrer beispiels­weise im Gelände bei der Bewältigung steiler Anstiege, aber auch beim Rangieren auf engstem Raum.

Die Ära der 360°-Cockpits

Wenn man diese Technolo­gien betrachtet, stellt sich die Frage, wann die ersten 360°-Cockpits kommen. Mit dem Projekt „Window to the World“ integrierte Toyota erstmals AR-fähige Flächen in die Fenster der Rücksitze. Diese sollen Mitfahrer auf der Rückbank befähigen, mit dem zu interagieren, was sie durch das Fenster sehen. Die Technologie wurde in Zusammen­ar­beit mit dem Copenhagen Institute of Interaction Design entwickelt und bietet mehrere Funktionen: Vorbeizie­hende Objekte und Landschaften heran zu zoomen, sich Entfernungen anzeigen zu lassen oder Gegenstände in verschie­denen Landesspra­chen zu übersetzen. Der „Virtual Urban Windscreen“ von Jaguar hat schon vor einigen Jahren einen Vorgeschmack auf eine virtuelle Rundumsicht gegeben: Außenkameras liefern permanent Live-Aufnahmen der Fahrzeug­um­ge­bung und machen über hochauflö­sende Bildschirme die A-, B- und C-Säulen transparent. Egal, ob der Fahrer zum Abbiegen ansetzt, für ein Überholma­növer einen Blick über die Schulter wirft oder an eine Kreuzung gelangt – in Echtzeit werden auf den Säulen der betreffenden Fahrzeug­seite Echtzeit-Bilder eingeblendet, die freie Sicht bieten. Der Virtual Urban Windscreen entfaltet sein volles Potenzial jedoch erst mit der Anbindung an eine Cloud oder per Car-to-X-Kommunika­tion: Lokale Sehenswür­dig­keiten, Geschäfte, Hotels oder Restaurants im Sichtfeld werden mit Zusatzin­for­ma­tionen angereichert, freie Plätze in Parkhäusern oder die preisgüns­tigste Tankstelle kenntlich gemacht.

Virtuelle Reisebegleiter

Nissan hat auf der vergangenen CES die „Invisible-to-Invisible-Technik“ präsentiert, die viele dieser Ansätze aufgreift. Doch das System kann nicht nur die unmittel­bare Umgebung des Fahrzeugs erfassen, sondern mittels Sensoren und Car-to-X-Kommunika­tion auch genau in einem 3D-Modell kartieren, was sich hinter einem Gebäude oder der nächsten Kurve befindet, beispiels­weise andere Fahrzeuge oder Personen. Ebenso kann die Technologie Fahrer und Passagiere mit Familie, Freunden oder Kollegen verbinden, die als dreidimen­sio­nale, realitäts­er­wei­ternde Avatare auftreten und Gesellschaft leisten. Die Verschmel­zung von Realität und digitaler Welt nimmt mit autonomen Fahrzeug­kon­zepten noch weiter Fahrt auf. Beim „Autonomous Living Space Cabin“ von Panasonic avanciert der Innenraum dafür zu einer Info- und Entertain­ment-Kaspel. Die Fenster sind dank OLED-Technologie durchsich­tige Touchscreens, selbst der Dachhimmel ist als Bildschirm konzipiert. Neben Entertain­ment­in­halten und Cloud-Diensten kann das vernetzte Auto fortwährend Informationen zur Umgebung einblenden, die sich wiederum per Fingerwisch vom Fenster auf die individu­ellen Tablets schieben lassen.

Von AR und VR zu XR

Für die neuesten Fahrzeug­gene­ra­tionen ist gerade der Entertain­ment­cha­rakter von VR attraktiv. Beifahrer und Passagiere im Fond des Audi e-tron werden künftig mit einer VR-Brille Filme, Videospiele und interaktive Inhalte realisti­scher erleben. Das Headset gleicht sich dabei permanent mit den Bewegungs­daten des Autos ab: Position, Geschwin­dig­keit, Lenkung, Beschleu­ni­gung und Bremsen des Fahrzeugs werden mit der virtuellen Umgebung in Verbindung gebracht. Extended Reality (XR) nennt sich das und ist der Überbegriff für Virtual Reality und Augmented Reality durch die zusätzliche Datendimen­sion. Beschleu­nigt der Wagen, geht es auch beim Gaming oder Stream rasanter zu. Audi hat für diese Technologie das Start-up Holoride mitgegründet. „Auf diese Weise schaffen wir nicht nur eine perfekte bewegungs­syn­chro­ni­sierte Reise durch virtuelle Welten, sondern auch etwas radikal Neues, das die Passagiere im Fond in einer noch nie dagewesenen Weise unterhält“, sagt Nils Wollny, CEO von holoride. Ein positiver Nebeneffekt: Durch die Synchroni­sa­tion mit den Fahrbewe­gungen sinkt gleichzeitig das Risiko von Reiseübel­keit. Über einen offenen Plattform­an­satz sollen in Zukunft auch andere Autoherstel­lern und Content-Produzenten interaktive XR-Formate hierüber anbieten. In wenigen Jahren soll die Innovation in Serie gehen – für mehr Lebenszeit statt Fahrzeit.