VR-Displays durch Anpassung an Sehschärfe personalisieren

Wissenschaftler entwickeln ein Virtual-Reality-Display, dass sich an die unterschiedlichen, durch Alter oder Fehlsichtigkeit bedingten Sehfähigkeiten der Anwender anpasst. Die Technologie soll Kopfschmerzen und Übelkeit beim Einsatz von Headsets reduzieren.

Einige neue Technologien wie die Stimmenerkennung am Smartphone lassen sich an individuelle Merkmale anpassen. Aber mit aktuellen VR-Headsets funktioniert das noch nicht. Sie können Unterschiede in der Sehschärfe, die den Anwendern VR durch Unwohlsein verleiden, nicht berücksichtigen. Wissenschaftler an der Stanford University wollen daher VR-Headsets personalisieren, in dem sie die individuelle Sehkraft mit einbeziehen. An Stanfords Computational Imaging Lab entstehen in Zusammenarbeit mit einem Wissenschaftler vom Dartmouth College VR-Headsets,  die sich bei der Bildwiedergabe nach Faktoren wie Sehkraft und Alter anpassen.

„Jede Person benötigt einen anderen optischen Modus, um das bestmögliche VR-Erlebnis zu erreichen“, erklätr Gordon Wetzstein, Assistant Professor of Electrical Engineering und Senior Autor der Forschungen, die in Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurden.

Obwohl die Arbeiten noch in der Prototypenphase sind, zeigen sie dennoch, wie VR-Headsets einmal so personalisiert werden können, wie es die Anwender bereits von anderen Technologien her kennen.

Die Aufgabe

Die Problem, das es zu meistern galt, war, dass die Displays an VR-Headsets die Augen nicht natürlich fokussieren lassen. Wenn man in der Realität mit den Augen auf einen Punkt scharfstellt, denn verschwimmt alles andere im Hintergrund. VR macht das Fokussieren schwieriger, weil das Display auf einen bestimmten Punkt relativ zu den Augen fixiert ist. Das strengt an und kann zu Kopfschmerzen führen.

Zudem können die visuellen Konflikte in der VR junge und alte Menschen auf unterschiedliche Weise betreffen. Menschen, die über 45 Jahre alt sind, leiden üblicherweise unter Altersweitsicht, haben also Schwierigkeiten, nahe Objekte scharf zu sehen. Jüngere Menschen sind häufiger kurzsichtig und müssen daher Brillen tragen. So oder so, können die derzeit erhältlichen Headsets diesen Unterschieden nicht gerecht werden.

Adaptiver Fokus

Die Forscher haben Hardware- und Softwarelösungen getestet, die die Brennebene des VR-Displays verändern konnten. Sie nennen diese Technologie „Adaptive Focus Display“. Zwei Hardware-Optionen wurden analysiert: eine fußt auf anpassbaren Flüssiglinsen. Das Drehen eines Knopfes bewirkt das Zusammendrücken der Linse im Headset und ändert damit die Anzeige am Display, obwohl die Linse an Ort und Stelle verbleibt. Die andere Option beruht darauf, das Display vor und zurück zu bewegen, wie beim Benutzen eines Feldstechers.  Die Lösung umfasst auch Eye-Tracking-Verfahren, die die Blickrichtung der Anwender erfasst. Damit in Verbindung ermittelt eine Software, wohin die Anwender zu schauen versuchen und steuert die Hardware, so dass die jeweils angenehmste Visualisierung bereitgestellt wird. Die Software kann auch Kurz- oder Weitsichtigkeit berücksichtigen, noch nicht jedoch Astigmatismus. Mit derartigen Displays würden die VR-Anwender auf Brillen oder Kontaktlinsen verzichten können und dennoch in den Genuss eines brauchbaren visuellen Erlebnisses kommen. Das betrifft immerhin mehr als 50 Prozent der US-Bevölkerung.

Das Display mit adaptivem Fokus wurde an 173 Teilnehmern im Alter von 21 bis 64 Jahren gestestet. Dabei habe sich die Technologie bei der Verbesserung der Darstellung über ein breites Spektrum von Sehcharakteristiken bewährt.

Die Forschung wurde teilweise durch die National Science Foundation, eine Terman Faculty Fellowship und Zuwendungen von Okawa Research, Intel und Samsung unterstützt.

Bild: Stanford-Wissenschaflter wollen Virtual-Reality-Headsets an die Sehkraft der Anwender anpassen. (Image credit: iStock/AleksandarNakic)

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