Auch genannt: AR; Erweiterte Realität.
Augmented Reality (AR) erweitert die wahrgenommene reale Umgebung um digitale Inhalte. Das können Beschriftungen, Richtungspfeile, Bilder, dreidimensionale Modelle oder Hinweise sein, die über das Kamerabild eines Smartphones oder in eine Brille eingeblendet werden. Anders als bei einer vollständig virtuellen Umgebung bleibt die reale Umgebung dabei sichtbar und relevant. Für eine überzeugende AR-Anwendung müssen digitale Inhalte nicht nur angezeigt, sondern passend zur Blickrichtung, zum Ort oder zu erkannten Flächen ausgerichtet werden. Microsoft beschreibt AR entsprechend als interaktive Erweiterung einer realen Umgebung durch digitale visuelle und weitere sensorische Reize.
AR legt eine digitale Ebene über das, was jemand gerade sieht. Wer etwa ein Smartphone auf einen Tisch richtet, kann auf dem Display ein virtuelles Möbelstück sehen, das scheinbar auf diesem Tisch steht. Die reale Szene kommt von der Kamera; die Anwendung ergänzt sie um das digitale Objekt. Bei einer AR-Brille wird die Ergänzung direkt im Sichtfeld wahrnehmbar, bei einem Smartphone oder Tablet meist im Kamerabild auf dem Bildschirm.
Damit das Ergebnis nicht bei jeder Bewegung verrutscht, muss die Software die Lage des Geräts zur Umgebung abschätzen. Für ARCore erläutert Google, dass dabei visuelle Merkmale aus dem Kamerabild mit Messungen einer Trägheitssensorik kombiniert werden, um Position und Orientierung der Kamera über die Zeit zu bestimmen. Erst diese räumliche Zuordnung lässt ein Modell aus der jeweiligen Perspektive so erscheinen, als gehöre es zur Szene. Eine bloße Textanzeige auf einem Foto ist deshalb nicht automatisch AR.
Eine AR-Anwendung verbindet mehrere technische Aufgaben. Zunächst liefern Kamera und Sensoren Informationen über die Umgebung und die Bewegung des Geräts. Die Software sucht darin markante Bildpunkte, schätzt Flächen oder Tiefen und berechnet fortlaufend eine Pose, also Position und Ausrichtung, für die virtuelle Kamera. Danach rendert sie das digitale Objekt aus der passenden Perspektive und legt es über das Kamerabild oder die Anzeige der Brille.
In einer einfachen Möbelanwendung kann eine erkannte Bodenfläche als Bezug dienen. Das virtuelle Sofa wird dann mit einer Größe und Blickrichtung gezeichnet, die zur Kameraposition passt. Moderne Systeme können zusätzlich Lichtverhältnisse oder verdeckte Bereiche berücksichtigen. Das ist jedoch keine Eigenschaft jeder AR-Anwendung: Je nach Gerät, Sensorik und Software reicht die Qualität von einem fest an einem Bildmarker hängenden Hinweis bis zu einer räumlich stabil wirkenden Einblendung.
AR ist auch nicht gleichbedeutend mit einer einzelnen Programmierschnittstelle. OpenXR ist ein offener Standard mit gemeinsamen APIs für XR-Anwendungen auf verschiedenen AR- und VR-Geräten. Er kann Entwicklerinnen und Entwicklern helfen, Anwendungen auf mehrere Plattformen auszurichten; er definiert aber nicht, was Augmented Reality als Nutzungserlebnis ist. Ebenso ist nicht jede AR-Anwendung auf eine Künstliche Intelligenz angewiesen. KI kann etwa bei Bilderkennung helfen, während die Grundaufgabe des räumlichen Trackings auch ohne eine allgemeine KI-Erklärung beschrieben werden kann.
Eine Person plant eine Umgestaltung des Wohnzimmers und öffnet auf dem Smartphone eine Anwendung eines Möbelhauses. Sie richtet die Kamera auf eine freie Stelle am Boden. Die App erkennt eine geeignete Fläche und zeigt ein digitales Modell eines Regals an. Beim Schritt zur Seite ändert sich die Perspektive auf das Modell; beim Drehen des Geräts bleibt es möglichst an derselben Stelle im Raum.
Das Beispiel zeigt den praktischen Nutzen, aber auch die Grenzen: Das Modell kann bei schlechter Erkennung schweben, zu groß erscheinen oder an einer falschen Fläche ausgerichtet sein. Außerdem ist eine überzeugende Darstellung keine Garantie dafür, dass Maße, Farbe, Lieferbarkeit oder Passform des realen Produkts stimmen. AR unterstützt die Vorstellung und Prüfung, ersetzt aber keine verlässlichen Produktdaten und kein Ausmessen.
AR wird eingesetzt, wenn digitale Informationen im räumlichen Kontext verständlicher sind als auf einer losgelösten Seite. Im Handel können Kundinnen und Kunden Produkte in der eigenen Umgebung visualisieren. In Museen oder bei Stadtrundgängen können Einblendungen auf Objekte, Orte oder historische Rekonstruktionen Bezug nehmen. Lernanwendungen können Bauteile, anatomische Strukturen oder Arbeitsschritte im Blickfeld ergänzen.
In Unternehmen kommen Anleitungen, Wartungshinweise und Trainingsszenarien in Betracht. Microsoft nennt beispielsweise die Überlagerung digitaler Inhalte in realen Arbeitsumgebungen sowie Schulung und Unterstützung von Mitarbeitenden als Anwendungsfelder. Ob daraus tatsächlich schnellere oder sicherere Arbeit entsteht, hängt jedoch von Aufgaben, Inhalt, Ergonomie, Fehlerfolgen und der Qualität der Umsetzung ab. AR ist ein Werkzeug, kein automatischer Produktivitätsbeweis.
Für vernetzte Geräte kann AR außerdem eine anschauliche Bedienoberfläche sein: Eine Anwendung zeigt etwa Statusinformationen an einem Gerät oder erklärt einen Arbeitsschritt direkt am Objekt. Solche Szenarien überschneiden sich teilweise mit dem Internet of Things, bleiben aber begrifflich verschieden. IoT beschreibt vor allem die Vernetzung und den Datenaustausch von Geräten; AR beschreibt die Ergänzung der Wahrnehmung durch digitale Inhalte.
Augmented Reality muss mit unvollständigen oder veränderlichen Umgebungsdaten umgehen. Glatte, sehr dunkle oder schlecht beleuchtete Flächen können für kamerabasierte Erkennung schwierig sein. Google weist etwa darauf hin, dass ARCore Flächen aus Bildmerkmalen ableitet und strukturlose Oberflächen deshalb möglicherweise nicht zuverlässig erkennt. Auch schnelle Bewegungen, geringe Rechenleistung und begrenzte Sensorqualität können die Stabilität der Einblendung beeinträchtigen.
Hinzu kommen Fragen des Datenschutzes und der Aufmerksamkeit. Kameras und Sensoren erfassen unter Umständen Umgebungsinformationen, die für die Funktion verarbeitet werden. Welche Daten dabei gespeichert, übertragen oder weiterverwendet werden, hängt von der konkreten Anwendung ab und sollte vor dem Einsatz geprüft werden. In Situationen mit Sicherheitsrisiko darf eine Einblendung zudem nicht von der realen Umgebung ablenken.
Ein häufiges Missverständnis ist, dass AR zwangsläufig fotorealistisch oder „holografisch“ sein müsse. AR kann auch eine einfache, nützliche Beschriftung oder Weganzeige sein. Umgekehrt ist eine dreidimensionale Grafik nicht automatisch AR, wenn sie keinen Bezug zu einer real wahrgenommenen Umgebung herstellt. Der Digital-Magazin-Beitrag zu Augmented Reality illustriert Geräteklassen und Anwendungsfelder.
Virtual Reality (VR): VR ersetzt die sichtbare reale Umgebung weitgehend durch eine computergenerierte Umgebung. Bei AR bleibt die reale Umgebung der Bezugspunkt und wird ergänzt.
Mixed Reality (MR): Die Begriffe werden im Alltag nicht immer einheitlich verwendet. Microsoft beschreibt MR als Verbindung von AR- und VR-Elementen, bei der digitale Objekte mit der realen Umgebung interagieren können. AR kann dagegen auch mit begrenzter Interaktion auskommen.
Extended Reality (XR): XR ist ein Sammelbegriff für immersive Technologien, zu denen je nach Einordnung AR, VR und MR gezählt werden. XR ist daher keine Konkurrenztechnik zu AR, sondern die übergeordnete Kategorie.