VALVEs Einstieg in VR: Theorie & Praxis

Durch das lockere Auftreten von VALVE und die doch noch junge Ankündigung, dass sie zusammen mit HTC ein VR Headset herausbringen, entsteht bei manchen der Eindruck, dass VALVE ganz frisch im Virtual Reality Bereich aktiv wäre.

Dass sie schon einige Zeit, bevor Oculus gegründet wurde, in dem Bereich geforscht und experimentiert haben ist wenigen bewusst.

Die ersten praktischen Experimente im VR Bereich gibt es innerhalb von VALVE, nach einiger Zeit der Recherche, schon im Jahr 2012. Dabei stellt das Team fest, dass es bis dahin noch kein gutes Tracking System gibt und setzt es sich als Ziel ein solches zu entwickeln.

"Fiducial-based Positional Tracking" mit Markern im "April Tag" Format

Schon im Mai 2012 haben sie ein System erarbeitet, bei dem eine am Kopf befestigte Kamera die Umgebung aufnimmt und der PC die Aufnahmen interpretiert. An den Wänden werden Marker (im „April Tag“ Format) angebracht und ein Algorythmus verarbeitet die Bilddaten in Positionsdaten. Diese Technik war lange Zeit im Einsatz bei VALVE – die Marker an den Wänden waren ganz typisch für diese erste Zeit der Entwicklung.

Oculus Rift Kickstarter Kampagne

Später im Jahr, im August, starten Palmer Lucky und sein Team die Oculus Rift Kickstarter Kampagne für das erste Entwicklungskit, das DK 1. Das Ziel von 250 tausend Dollar wird schon innerhalb von 24 Stunden erreicht und wenige Wochen später wird die Kampagne mit vom2,4 Millionen Dollar erfolgreich beendet.

Die Mitarbeiter von VALVE teilen offen ihre bisherige Erfahrung zum Tracking und zu HMDs (Head Mounted Displays). Die internen Hard- und Software Teams arbeiten über die kommenden Monate und Jahre eng zusammen und bereichern sich gegenseitig. Teilweise wechseln sogar Mitarbeiter von VALVE zu Oculus um sich voll und ganz auf VR konzentrieren zu können.

Jetzt wird es konkret

Circa Oktober 2012 wird intern mit der Entwicklung des VR Modus für Team Fortress 2 begonnen. Ziel ist es konkrete Erfahrung in der Umsetzung von VR Spielen zu machen. Dabei bietet sich TF2 sehr gut an, da das Spiel sehr regelmäßig und häufig Updates erhält.

"Telescope Low-Persistence Prototype" – sieht aus als wäre es direkt aus City17

Januar 2013 ist der erste Prototyp mit einem integrierten Bildschirm fertig. Auch wenn es nur eine kleine Röhre mit einem kleinen Bildschirm ist — wie ein Guckloch in eine andere Welt —, zeigt das Gerät, dass es möglich ist extrem kurze Latenzen zu erreichen: Die Bewegung des Prototypen wird analysiert, in Positionsdaten umgewandelt, anschließend wird ein entsprechendes Bild im 3D Raum berechnet und schließlich auf dem Bildschirm angezeigt — und das fast in Echtzeit.

Die nächste Herausforderung war es dieses System zu erweitern, sodass aus der kleinen Röhre ein komplettes Headset mit einem großen Sichtbereich wird.

Die Schwierigkeit hierbei sind unter anderem die Bildschirme. Diese müssen in extrem kurzen Intervallen das Bild neu zeichnen und darauf sind nur wenige Bildschirme in dieser Größe und zu dieser Zeit ausgelegt. Nach vielen Tests und Experimenten findet das Team dann eine Möglichkeit die notwendige hohe Bildwiederholrate mit handelsüblichen Bildschirm-Komponenten zu erreichen. Dieser Prototyp enstand aus zwei Smartphones.

Im März 2013 ist die Beta Version des VR Modus für Team Fortress 2 fertig und wird auf Steam veröffentlicht. Da viele Unterstützer der Oculus Kickstarter Kampagne ihr DK1 schon erhalten haben, kommt diese Neuerung in der Community sehr gut an. Gleichzeitig zeigt sich mit diesem Modus, dass es nicht einfach ist vorhandene Spiele auf VR zu portieren und FPS Spiele (First Person Shooter) nicht wirklich geeignet sind für das Medium: die viele Action und schnelle Bewegung führen schnell zu Übelkeit in VR.

Erste Eindrücke des VR Modus in TF2 — von muselk

Aus der Röhre wird ein Headset

"Early Low-Persistence Headset"

Der nächste Schritt — nachdem das Tracking und die Bildschirme gesondert funktionieren — ist es ein erstes komplettes Headset mit den grundlegenden Komponenten zu entwickeln. Das Ergebnis: ein Prototyp im April 2013, der dem Team einen ersten Geschmack von virtueller Präsenz gibt. Dieser Prototyp wird auch externen Hardware- und Software-Entwicklern gezeigt um sie vom Potential von VR zu überzeugen.

Schon Anfangs war VALVE klar, dass – bis auf ein paar Ausnahmen – kein User die Wände des Zimmers mit den schwarz weißen Tags zukleben möchte. Daher wurde nun eifrig an alternativen Tracking-Systemen gearbeitet. Aus dieser Entwicklung entsteht später das heute verwendete Laser-Tracking mit zwei Basisstationen.

"Desktop Dot Tracking and Controller"

Im Oktober 2013 entsteht ein alternatives Tracking: weiße Punkte, an bestimmten Stellen auf dem Headset positioniert, werden mit einer Kamera aufgenommen und am PC in Positions- und Orientierungsdaten umgewandelt.

Damit ist es für das Team auch das erste Mal möglich mehrere Objekte gleichzeitig zu tracken. Diesen Ansatz verfolgt Oculus noch heute in ihren Headsets, jedoch mit Infrarot-LEDs anstatt der sichtbaren, weißen Punkte.

Jetzt darf die Öffentlichkeit mitspielen

Das Jahr 2014 beginnt unerwartet: Bei den Steam Dev Days präsentiert VALVE zum ersten Mal in der Öffentlichkeit ihre Entwicklungen im VR Bereich und ermöglicht knapp 80 Personen vor Ort eine Demo vom aktuellsten Stand. Gleichzeitig wird die Platform Steam VR eingeführt, damit steht nun auch die weltweit größte Spieleplatform hinter VR.

Was später erst bekannt wird: HTC – hauptsächlich durch ihre Smartphones bekannt – bastelte zu dieser Zeit schon eine Weile an VR Lösungen und kontaktiert nun VALVE um über eine mögliche Zusammenarbeit in Sachen VR zu sprechen.

htc ♥ VALVE

Interessante Details hierzu findest du auch in der 201. Folge des Voices of VR Podcast: "The collaboration between Valve & HTC to create the Vive & room-scale VR".

Wie die spannende Entwicklung in den Monaten danach weitergeht, was aus der Zusammenarbeit von VALVE und HTC entstehen wird und wie VALVE ihre VR Entwicklungen komplett offen legt, kannst du im zweiten Teil lesen:

VALVEs Einstieg in VR: Die Allianz


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