Empirische Forschung kann entweder im Labor oder in Alltagsumgebungen durchgef\u00fchrt werden. Beides hat Vor- und Nachteile: Laborversuche bieten eine hohe experimentelle Kontrolle und erlauben den Einsatz von Messmethoden, die man nicht ohne Weiteres in die \u201eAu\u00dfenwelt\u201c mitnehmen kann. Allerdings geht das auf Kosten der Komplexit\u00e4t der pr\u00e4sentierten Reize und der Handlungsm\u00f6glichkeiten. Demgegen\u00fcber wird im Feldversuch die Kontrolle \u00fcber St\u00f6rvariablen teilweise abgegeben. Der sensorische Input ist daf\u00fcr nat\u00fcrlicher und das Verhalten ist besser auf Alltagssituationen \u00fcbertragbar. Virtual Reality (VR) wird bereits seit einiger Zeit als Verbindung zwischen Labor und Feld vorgeschlagen, aber direkte Vergleiche zwischen virtuellen und realen Szenarien sind selten, wenn man von bestimmten Bereichen wie dem Autofahren (im Fahrsimulator) absieht. Wir haben uns vorgenommen, zum Schlie\u00dfen dieser L\u00fccke beizutragen.<\/p>\n\n\n\n
Um Verhalten in der realen Welt und in VR systematisch miteinander vergleichen zu k\u00f6nnen, haben wir im Rahmen der Teilprojekte A04 und C01 des SFB \u201eHybrid Societies\u201c ein detailliertes virtuelles Modell des Instituts f\u00fcr Physik der Technischen Universit\u00e4t Chemnitz erstellt, in dem sich auch unsere realen B\u00fcro- und Laborr\u00e4ume befinden. Das Modell umfasst die \u00f6ffentlichen Innenbereiche (Korridore) aller 5 Etagen des Geb\u00e4udes, alle Treppenh\u00e4user, beide Innenh\u00f6fe sowie beispielhaft jeweils ein Labor, ein B\u00fcro und einen Seminarraum. Vorlage f\u00fcr unsere VR waren die originalen Grundrisse des Geb\u00e4udes, die ma\u00dfstabsgetreues Modellieren erm\u00f6glicht haben, ohne jede einzelne Wand vorher ausmessen zu m\u00fcssen, und anhand derer beispielsweise auch alle T\u00fcren und Fenster exakt im Modell platziert werden konnten.<\/p>\n\n\n\n
Eine gestalterische Besonderheit des (realen) Instituts f\u00fcr Physik sind die individuellen Farbschemata der einzelnen Etagen: So werden beispielsweise die W\u00e4nde und T\u00fcren im Erdgeschoss durch verschiedene Gelb-, Organe- und Rott\u00f6ne dominiert, w\u00e4hrend in der ersten Etage diverse Blauvariationen den Raumeindruck bestimmen. Um die Farbwechsel im Modell realit\u00e4tsnah abbilden zu k\u00f6nnen (der \u00dcbergang von subtraktiver Farbmischung in der realen Welt zu additiver Farbmischung auf einem Monitor ist schwierig), haben wir w\u00e4hrend der Arbeit an unserer VR hunderte Referenzfotos vom Geb\u00e4ude aufgenommen. Einige der Aufnahmen kommen im fertigen Modell direkt als Textur vor, z.B. die Fotos der originalen Fluchtpl\u00e4ne, andere wurden nur verwendet, um zu bestimmen, an welcher T\u00fcr sich eine Klinke und an welcher sich ein Knauf befindet. Auch die diversen Lichtschalter, Steckdosen, Brandmelder, Feuerl\u00f6scher usw. konnten wir mithilfe von Fotos genau im Modell platzieren. Erstellt wurden alle virtuellen Objekte von uns selbst in der Software Blender<\/em>.<\/p>\n\n\n\n Neben der hoch realistischen Gestaltung der visuellen Umgebung in VR erfordert die Vorgabe gro\u00dfer Realit\u00e4tsnahe auch eine VR-Steuerung, die m\u00f6glichst nat\u00fcrliches Verhalten erlaubt. Hierzu haben wir eine Hybrid-Steuerung entwickelt, die reale K\u00f6rperdrehungen direkt in die virtuelle Welt \u00fcbertr\u00e4gt, ohne dass dabei nat\u00fcrliche Kopf- und Blickbewegungen gest\u00f6rt werden, w\u00e4hrend die eigentliche Fortbewegung durch einen Joystick erfolgt. Erste Tests best\u00e4tigen, dass mit dieser Steuerung ein nat\u00fcrlicheres Bewegungsverhalten erreicht wird als mit konventionellen Steuerungsmethoden (Feder, Bendixen, & Einh\u00e4user, CIVEMSA<\/em> 2022<\/a>).<\/p>\n\n\n\n Als erste praktische Anwendung unserer VR haben wir Augenbewegungen beim Durchqueren des realen Geb\u00e4udes und des Modells miteinander verglichen und unter anderem gezeigt, dass die Blickausrichtung von der realen und der virtuellen Umgebung in \u00e4hnlicher Weise beeinflusst wird (Drewes, Feder, & Einh\u00e4user, Front. Neurosci., 2021<\/a><\/em>). Mit diesen Erkenntnissen k\u00f6nnen wir nun Szenarien untersuchen, die sich in der realen Welt nicht oder nur mit sehr hohen Kosten simulieren lie\u00dfen, wie z.B. den Umgang mit verschiedenen W\u00e4rmedetektionssystemen bei der Lokalisation von Brandquellen (in Kooperation mit der Professur Sportger\u00e4tetechnik<\/a>). Teile unseres Modells haben wir dazu um Brandquellen und sichteinschr\u00e4nkende Verrauchung erweitert. Bei der Versuchsdurchf\u00fchrung bietet uns VR maximale experimentelle Kontrolle. Parameter wie die Position der Brandquelle und die W\u00e4rmeverteilung im Raum k\u00f6nnen von uns beliebig ver\u00e4ndert werden. Vor allem aber k\u00f6nnen wir die Erkennung und Lokalisation der Brandquellen in einem realit\u00e4tsnahen Geb\u00e4ude untersuchen, das man in der Realit\u00e4t niemals \u2013 auch nicht unter st\u00e4rksten Sicherheitsvorkehrungen \u2013 zu \u00dcbungszwecken kontrolliert in Brand setzen k\u00f6nnte.<\/p>\n\n\n\n VR-Untersuchungen im Labor k\u00f6nnen wir zudem mit klassischen psychophysiologischen Messverfahren wie der Elektroenzephalographie (EEG) verbinden \u2013 wenn auch unter einigen technischen Herausforderungen. Die Kombination aus EEG und VR erm\u00f6glicht uns die Darstellung von beliebigen Szenarien in einer abgeschirmten Messkabine und damit die Messung von Hirnreaktionen in (simulierten) komplexen Situationen, ohne dass die Datenqualit\u00e4t darunter leidet. Beispielsweise haben wir in einer EEG-Studie an der Professur Struktur und Funktion kognitiver Systeme (SFKS)<\/a> gezielt die Verz\u00f6gerung von auditiven Feedbacksignalen in VR manipuliert. Solche Verz\u00f6gerungen begegnen uns im Alltag st\u00e4ndig, z.B. bei der Bedienung von Navigationssystemen. Unsere Studien erlauben Aussagen dar\u00fcber, wie solche Systeme bei zu erwartenden Latenzen gestaltet werden m\u00fcssen, um m\u00f6glichst frustrationsfrei bedient werden zu k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n Empirisch mit VR-Umgebungen zu arbeiten, hei\u00dft nicht nur, virtuelle Umgebungen zu programmieren. Es hei\u00dft vor allem, das R in VR ernstzunehmen und zu fragen: Wie viel Realit\u00e4t steckt in VR? Je mehr wir dar\u00fcber wissen, desto besser k\u00f6nnen wir und andere Forschungsgruppen das Potenzial VR-basierter Untersuchungen nutzen, auch um mehr \u00fcber die Interaktion von Menschen und Technologien im \u00f6ffentlichen Raum zu lernen.<\/p>\n\n\n\n