Maar wat is Virtual Reality? Virtual Reality is een door de computer gegenereerde wereld waar invloed kan worden uitgevoerd door de bezoeker. Dit is een brede definitie, want hier vallen ook computerspellen onder. Voor het artikel wordt daarom vaak een wat nauwere beschrijving gebruikt. In dit geval is Virtual Reality een door de computer gegenereerde wereld waar de bezoeker invloed uitoefent door middel van extra hardware. Zoals bijvoorbeeld een nagebouwde cockpit, een VR-helm of een VR-bril.

Frederick Brooks, VR-goeroe en hoogleraar Computer Science of the University of North Carolina, weet als geen ander hoe het staat met VR. "In 1994 werkte VR bijna en afgezien van enkele simulatoren werkt het nu amper", schrijft Brooks in een rapport (PDF-formaat) uit 1999. Brooks klinkt niet positief, toch is hij wel tevreden over de vooruitgang sinds '94. "In '94 was slechts sprake van enkele demonstraties, maar sinds '99 worden enkele projecten daadwerkelijk uitgevoerd."

Brooks is bijvoorbeeld erg te spreken over de achttien simulatoren die British Airways gebruikt om zijn piloten te trainen. De simulatoren van dertien miljoen dollar per stuk bestaan uit een deels nagebouwde cockpit op een meebewegend platform. Door de 'ruiten' is een door de computer gegenereerd landschap te zien. "Dit systeem haalt bijna het volle potentieel van VR."

Een ander veelbelovende simulatie wordt gebruikt door NASA voor het trainen van astronauten. Met een VR-helm op oefent de astronaut in het omgaan met gewichtloosheid in de ruimte. De simulatie is veel goedkoper dan oefenen in de echte ruimte en beter dan de simulaties onderwater. "Deze simulatie maakt echt nog zijn eerste stappen en is nog ver verwijderd van zijn volle potentieel", aldus de hoogleraar.

Nederlandse projecten

In Nederland is men ook al bezig met het ontwikkelen van VR. Zo heeft onderzoeksinstituut TNO een eigen VR-laboratorium, de Electronic Battlespace Facility. Hier werkt TNO in opdracht van onder meer het Nederlandse leger aan eigen simulaties. Zo heeft TNO een simulator waar twaalf soldaten tegelijk ervaring kunnen opdoen in vier virtuele gevechtstanks.

De soldaten, die in groepen van drie een tank bemannen, zitten elk in een hokje met een beeldscherm voor een klein nagebouwd stukje tank, bijvoorbeeld het geschut. De soldaten 'rijden' vervolgens met vier tanks door een virtueel landschap. Onderweg kunnen ze via microfoons met elkaar praten en de tactiek overleggen.

"De simulatoren zijn vooral bedoeld voor tactische teamtraining", legt projectleider Henk Janssen uit. "We kunnen allerlei voorbeeldmissies genereren en na afloop kunnen de soldaten evalueren of hun tactiek de juiste was." De missie kan bij deze evaluatie weer worden afgespeeld op grote schermen.

Op de schermen kunnen alle perspectieven worden getoond. Zo kan worden gekeken wat een militair precies zag op een cruciaal moment in de missie. Ook wat de soldaten tegen elkaar zeiden op dat moment kan weer worden beluisterd. Hierdoor kan een oefening stap voor stap worden uitgeplozen zonder dat de militairen ook maar een moment echt in een tank hebben doorgebracht.

Maar het kan nog virtueler, TNO heeft ook simulaties waar alles virtueel is. De zogenoemde onbemande simulatoren. Janssen toont een voorbeeld op een computerscherm. Op het scherm vliegt een Apache helikopter. Het lijkt op beelden uit een computerspel, maar voorafgaande aan de missie heeft Janssen zelf ingevoerd wat de Apache moet gaan doen.

Vervolgens voert de computer de opdracht op eigen houtje uit. Tijdens de missie reageert elk voer- en vliegtuig extreem realistisch. Zo klopt de wapenuitrusting van de Apache exact met het echte model en reageert elk wapen weer anders. Aan het einde van de oefening kan worden gekeken of de missie goed is uitgevoerd.

Midden in het grote lokaal bij TNO staat een kleine tafel met enkele plastic brillen. Het blijkt de Virtual Workbench te zijn. Door het witte plastic tafelblad wordt door een projector beelden getoond. De projector toont 120 beelden per seconde. De 'stereobril' sluit vervolgens met dezelfde snelheid het linker- en rechterglas zodat de geprojecteerde beelden samen worden gevoegd en uit de tafel lijken te komen.

"Je moet goed weten wat voor soort simulator je wil gebruiken", vertelt medeprojectleider Frido Kuijper. "Zo is de stereobril handig als je met een klein groepje naar iets wil kijken. In de auto-industrie gebruiken ontwerpers vaak grote, platte schermen waarop het ontwerp van de auto met schaal van één op één wordt getoond. De helm is juist weer handig als één iemand 360 graden om zich heen moet kunnen kijken."

Experimentele onderzoeken

Niet alleen bedrijven en onderzoeksinstituten werken aan VR. Ook universiteiten zijn bezig met hun eigen projecten. Zo maakten studenten Computer Research van de University of North Carolina het volgende Quicktimefilmpje (2,4 MB). Het filmpje toont wat iemand met een VR-helm ziet. Een student legt een glazen bal neer tussen enkele referentiepunten voor de computer. De computer verandert vervolgens de bal in een glazen theepot op zo'n realistische manier dat de helmdrager niet meer precies kan zeggen wat precies echt is en wat uit de computer komt.

De universiteit Massachusetts Institute of Technology(MIT) werkt ook aan projecten, maar deze lijken niet op de eerdere voorbeelden. Hoogleraar Tony Jebara hielp mee aan veel van deze huidige onderzoeken. "We werkten aan draagbare computers en Augmented Reality (toegevoegde realiteit). Hier zorgt de computer voor een extra laag over de realiteit door middel van VR-brillen."

Personen met zo'n bril zien de gewone werkelijkheid totdat de draagbare computer zaken herkent. Bijvoorbeeld als een bekend persoon voor de brildrager gaat staan, dan is op het glas de naam van deze bekende te lezen. Ook bij een potje biljart kan de computer de drager helpen door precies via de bril aan te geven hoe hij de witte bal moet raken. De VR voegt dus extra dingen toe aan de realiteit.

Een goed voorbeeld van het toevoegen is DyPERS. Met dit systeem kunnen gebruikers korte filmpjes en geluiden opnemen bij een bepaald voorwerp. Zo kan je een kort verhaaltje inspreken over het leven van Rembrandt bij het zien van de Nachtwacht. Het verhaaltje wordt dan de volgende keer afgespeeld als de computer de Nachtwacht signaleert via de bril.

Dit is uitermate handig voor bijvoorbeeld een museum, maar ook voor Alzheimerpatiënten, zo legt Jebara uit. "Als de computer ziet dat de patiënt naar het doosje met pillen kijkt, dan projecteert het systeem meteen op de bril wanneer hij voor het laatst de pillen heeft genomen en in welke dosis. Het systeem is een persoonlijke geest in de fles, zeg maar een soort geheugenbril."

Een demonstratie van het systeem is te bekijken in de vorm van een mpeg-film op de DyPERS-site van de universiteit.

Problemen

VR is er dus wel, maar waarom ligt het dan niet gewoon in de winkel? De reden is simpel, het is te duur. De simulaties van TNO zijn indrukwekkend, maar visueel liggen ze ver onder de grafische kwaliteit van huidige computerspellen. Toch is een computer van Silicon Graphics van vele tienduizenden euro's nodig om alles zestig keer per seconde te tonen.

Toch ziet Brooks hier op korte termijn verandering in komen. "Door nieuwe, goedkope grafische kaarten zoals de GeForce 4 is het kosten/resultaten plaatje helemaal veranderd." Toch zijn er nog flinke problemen. "De tijd tussen een beweging van iemand met een VR-helm of handschoen en de reactie van de computer is nog steeds een serieus probleem."

Zo is een vertraging van de reactietijd van de computer al merkbaar bij 50 milliseconden en vanaf 150 ms heeft de gebruiker het idee dat hij door de VR 'zwemt'.

Maar er zijn ook andere problemen. Jebara probeert bijvoorbeeld om de levensduur van de batterijen van zijn draagbare computers te verlengen. Op dit moment kan de computer ongeveer een dag lang draaien.

Kuijper ziet de VR-helm nog steeds als een groot probleem. Het ding is te log en de beelden nog niet mooi genoeg. "Als een consument een goede helm wil kopen dan is hij vele tienduizenden euro's kwijt. Er zit gewoon geen markt achter waardoor de helm verder kan ontwikkelen. Als een bedrijf nu een helm maakt zijn er misschien enkele tientallen kopers."