Wat is VR, vanwaar komt het en wat brengt de toekomst?

In het fotomuseum in Antwerpen staat een grote houten constructive, met daarin de nodige kijkgaten. De bezoeker die door die gaten tuurt, ziet vooroorlogse zwart-witfoto’s van de zoo enkele kilometers verderop. Niet uitzonderlijk, ware het niet dat de beelden in uitstekende 3D zijn opgenomen.

Het apparaat in kwestie is een voorbeeld van een Kaiserpanorama. August Fuhrmann patenteerde het ding in 1890 en tegen het begin van de 20ste eeuw was het toestel immens populair in heel Europa.

Het Kaiserpanorama maakt gebruik van een techniek die aan de basis ligt van artificiële 3D-weergave, en dus ook virtual en augmented reality: stereoscopie.

3D-tekeningen

De Engelsman Charles Wheatstone beschreef stereoscopie voor het eerst in 1838, maar zijn uitvinding werd niet meteen populair. Dat fotografie nog niet toegankelijk was, en zijn stereoscoop dus enkel met zelfgetekende beelden werkte, zal daar ongetwijfeld voor iets hebben tussen gezeten. David Brewster, een Schot, maakte het ding in verbeterde versie draagbaar en populair. In de hype die daarop volgde, trok menig stereograaf de wereld in om 3D-beelden van exotische bestemmingen te maken.

Slimme ogen

Steroscopie is, in essentie, een eenvoudig concept. Onze ogen en ons brein gebruiken zowat alles wat ze ter beschikking hebben om een correct 3D-beeld van de omgeving te vormen. Ze houden rekening met de convergentielijnen van parallellen, een ontdekking waarvan het tekenen in perspectief gebruik maakt. Ze brengen het verschil in detail verder in rekening, net als het formaat van een gekend object: verder is kleiner.

Ook omgevingsfactoren spelen mee: hoe verder een object verwijderd is, hoe minder kleurrijk het er uitziet. Een kleurverschuiving naar blauw impliceert afstand. Ook gezond verstand speelt mee: overlapping van twee voorwerpen impliceert dat één ding voor het andere staat. Alle bovenstaande criteria vind je terug op je televisiescherm of je computer. Je hoofd is slim genoeg om de info van 2D-beelden te gebruiken en te ‘begrijpen’ dat het om een 3D-weergave gaat, maar je ‘ziet’ ze niet in 3D.

Stereopsis

Daarvoor ontbreekt een essentieel element: stereopsis. Stereopsis is de 3D-informatie die je hoofd opdoet door de beelden van je twee ogen te vergelijken. Je beide ogen staan enkele centimeters van elkaar en dat minieme verschil volstaat voor een schat aan informatie. Zodra onderzoekers dat beseften, was het niet moeilijk om een stereoscopisch toestel te ontwikkelen.

Het concept van 3D-zicht, zowel honderd jaar geleden als nu, is dan ook niet veranderd: de truuk om alle 3D-informatie van een 2D-beeld te combineren met stereopsis, is om twee 2D-beelden te nemen vanop enkele centimeters van elkaar, naar analogie met de afstand van het menselijk oog. Vervolgens voorzie je ieder oog van het juiste beeld, et voilà: stereoscopie. Is zo’n stereoscopisch beeld nu gelijk aan een echt 3D-beeld? Niet helemaal: één ding ontbreekt nog.

Omdat de bron van dergelijke 3D-illusies uit twee 2D-beelden bestaat, kunnen je ogen niet realistisch focussen in de diepte. Dat is praktisch onmogelijk: je hebt een soort hologram nodig om aan het laatste puntje te voldoen.

Om van virtual reality te spreken, is er natuurlijk meer nodig dan 3D. Het Kaiserpanorama en de viewmaster zijn geen voorbeelden van VR. Ook de toevoeging van bewegend beeld volstaat niet. Wat maakt een 3D-bril dan een VR-bril?

Van het kaiserpanorama tot echte VR; hoewel er heel wat is veranderd, blijft de kerntechnologie present.

Rondkijken

Een VR-ervaring incorporeert je bewegingen. Je moet dus op z’n minst op een realistische manier kunnen rondkijken. Voor echte VR is dus een stereoscopische bril nodig, gecombineerd met een scherm dat bewegend beeld weergeeft en hardware die je hoofdbewegingen kan volgen.

Google besefte een kleine twee jaar geleden dat de nodige technologie daarvoor al bestond, en wel in je broekzak. De smartphone van vandaag heeft meer dan genoeg in huis voor een primitieve VR-ervaring, en de introductie van Google Cardboard toonde dat aan de grote massa. De telefoon weet naar waar je kijkt en toont de juiste beelden op het scherm, een stereoscopische bril zorgt dat ieder oog het juiste beeld ziet. Twee lenzen maken het mogelijk om scherp te kijken naar video die zich recht voor je neus afspeelt.

Spotgoedkoop

Geïnteresseerden kunnen variaties op de cardboard voor een appel en een ei online terugvinden, al is niet iedere smartphone even geschikt om van VR te genieten. Het loslaten van 3D-technologie op een draagbare telefoon legt immers enkele hardwarebeperkingen bloot.

Pixels tellen

De grootste beperking is de resolutie. Een full hd-smartphone met een 5 inch schermdiagonaal ziet er haarscherp uit in dagelijks gebruik, maar in een VR-bril kan je de pixels letterlijk tellen. Dat komt omdat ieder oog slechts de helft van de pixels van het scherm ziet. Een deel van de resolutie valt vervolgens weg, omdat die zich aan de rand van je gezichtsveld bevindt. Wat er overblijft per oog is, al naargelang de bril die je gebruikt en het formaat van het scherm, een resolutie van pakweg 650 op 350 pixels. Die pixels zitten nog eens op enkele centimeters van je hoofd, en een lens die zich gedraagt als een vergrootglas, rekt het geheel tot slot schermvullend uit. In essentie kijk je naar een pré-hd-televisie op bioscoopformaat.

2K-telefoons

De oplossing is meer pixels, en dat weet Samsung als geen ander. Waar Google VR naar de massa bracht met het kartonnen brilletje, wil Samsung de ervaring op punt stellen met z’n Gear VR-brillen. Die brillen stoelen op hetzelfde principe als de kartonnen cardboard, maar ze zijn comfortabeler, de lenzen zijn groter en van betere kwaliteit, en ze zijn telkens op maat gemaakt voor één model van telefoon. Die telefoons, in casu de Galaxy S6 en de Note 4, zijn voorzien van een 2K-resolutie. De verdubbeling van het aantal pixels is niet echt zichtbaar in dagelijks gebruik, maar des te meer in een VR-bril.

Holodeck

Natuurlijk mogen we het pixelprobleem niet overschatten. Zelfs met een relatief beperkte resolutie is het resultaat spectaculair. Daarom sleutelt Oculus al enkele jaren aan de Rift, werkt HTC samen met Valve aan de Vive en doet Sony zijn duit in het zakje met Morpheus. Die drie brillen staan los van smartphones. Ze zijn gemaakt om, met de hulp van een computer, een zo goed mogelijke VR-ervaring te geven.

De Vive staat wat dat betreft op kop. In combinatie met randapparatuur weet het Vive-systeem waar je handen zijn. Vervolgens baken je een ‘speelveld’ af. Daarin kan je vrij rondwandelen met de bril op je hoofd. Het eindresultaat is een soort holodeck, recht uit Star Trek dat alleen jij kan zien. De nodige sensoren houden rekening met waar je bent en naar waar je kijkt, terwijl de bril je een alternatieve wereld laat zien. De mogelijkheden zijn enkel beperkt door de verbeelding. HTC hoopt de Vive begin volgend jaar aan de man te brengen.

Gratis VR-apps

Samen met de opkomst van nieuwe en steeds betere brilletjes en smartphones, blijft ook de relevante content niet achter. Op de Play Store vind je al heel wat: van eenvoudige cardboard-apps tot interactieve concertvideo’s. Jaunt Inc stelt zo een aantal leuke demo’s ter beschikking. Zo kan je met de hulp van je smartphone en een brilletje naast Paul McCartney en Jack White op het podium kruipen.

Misschien moet het allemaal iets spannender zijn, in welk geval de horrorkortfilm The Black Mass Experience een aanrader is. Indien je nog nooit door een VR-bril keek, is het moeilijk om uit te leggen hoe overweldigend de ervaring is. Ik raad iedereen met enkele euro’s op reserve dan ook aan om op z’n minst een goedkope cardboard te kopen; ik moet de eerste nog tegenkomen die niet enthousiast is.

Praktische VR heet AR

We zijn er helemaal zeker van dat VR de komende jaren helemaal gaat doorbreken als entertainmentmedium, maar de technologie heeft ook een praktische kant. De nuttige aspecten van de samenwerking tussen moderne technologie en stereoscopie, vallen meestal onder de noemer augmented reality. Hierbij word je niet naar een nieuwe wereld getransporteerd, maar wordt er iets aan de echte wereld toegevoegd.

Augmented reality kan erg eenvoudig zijn. Een app zoals Layar voldoet al aan de noemer. Met Layar kan je vandaag door je smartphone-scherm naar de wereld kijken om specifieke magazines tot leven te laten komen. Ook de rest van je omgeving wordt verrijkt, denk aan uitleg bij standbeelden, wegwijzers naar de dichtstbijzijnde bank en meer.

Camerabril

Enkele jaren geleden was Layar een vooruitstrevende pionier op het vlak van augmented reality, maar vandaag verliest de app stilaan al relevantie. De echte pionier op het vlak van AR is Microsoft. De Hololens van de Windowsbouwer belooft alles wat je zou verwachten. Het ding interpreteert je kamer en plaatst 3D-modellen in de omgeving. Denk daarbij aan een Minecraft-spel op je salontafel of een grote Skypeknop op de keukenmuur. Met de Hololens wil Microsoft in essentie Hologrammen in het leven roepen. Een echt 3D-hologram waar je om heen kan wandelen, bestaat momenteel nog niet. Overtuigende simulaties, zoals het gekende Tupac-hologram dat in 2012 optrad op het Coachella-festival in de VS, was zijn naam eigenlijk niet waardig. Het ‘hologram’ was niets meer dan een combinatie van CGI en een 19e-eeuwse truc met spiegels en glas. De hologrammen die je de laatste jaren op podia zag verschijnen, waren realistische 2D-projecties op een glasplaat.

Echte hologrammen

De Hololens wil die beperking nu omzeilen. Wie door de bril kijkt, kan hologrammen zien, zonder dat ze echt bestaan. Het gaat hier wel om echte 3D-weergaves. Een hologram van een taart op de eettafel kan je effectief vanuit alle hoeken bekijken. Je kan er omheen stappen, verder en dichter komen, je omdraaien en terugkijken, de taart blijft op de tafel staan alsof ze echt is.

Theorie

In theorie is de Hololens dus ronduit revolutionair, misschien nog meer dan VR-brillen zoals de HTC Vive. Enige nadeel: Microsoft is heel karig met details en tests. Nog haast niemand heeft de bril met andere woorden al buiten een testomgeving op z’n hoofd gehad. Toch lijkt de bril een rooskleurige toekomst beschoren. Waar een klassieke VR-bril de entertainmentsector kan bekoren, spreekt de augmented realitybril een groter en vooral financieel daadkrachtiger publiek aan: de Hololens is nuttig en dat zien bedrijven ook.

Revolutie

Alles wijst erop dat we momenteel aan de vooravond van een virtuele revolutie staan. Het afgelopen jaar was VR en AR een gimmick waarvoor steeds meer enthousiasme ontstond. Met de schouders van giganten als Valve, Sony en Microsoft en zelfs NASA onder de technologie, belooft 2016 het jaar te worden waarin we deze wereld, op z’n minst visueel, overstijgen. De resolutie zal nog wat tegenslagen, andere kinderziektes steken ongetwijfeld ook de kop op, maar er is geen fundamenteel probleem dat een VR-doorbraak nog in de weg staat.