Ma­king-of: VR De­sign für »Ulm Sto­ries«

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Wie De­mo­dern und die In­ter­ac­tive Me­dia Foun­da­ti­on die Vr-an­wen­dung für den Flug­si­mu­la­tor Bird­ly schu­fen

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● Kopf­über geht es ab­wärts durch die Wol­ken­de­cke, im Sturz­flug über Ulm an­no 1890. Die Haa­re flat­tern. Dass der Wind da­zu aus dem Ven­ti­la­tor des Ganz­kör­per­flug­si­mu­la­tors Bird­ly von Som­ni­acs aus Zü­rich kommt, hat man nach Start der Vr­an­wen­dung gleich wie­der ver­ges­sen, und auch die Bril­le spürt man nicht mehr. Dort unten fun­kelt die Stadt in der Mor­gen­son­ne, mit­ten­drin das fer­ti­ge Ul­mer Müns­ter – nur sein Turm ist nach 500 Jah­ren Bau­zeit noch ein­ge­rüs­tet. Or­gel­klän­ge und Ch­or­ge­sang hal­len her­auf, Kirch­turm­glo­cken läu­ten. Schon saust man flü­gel­schla­gend durch die en­gen Gas­sen Rich­tung Do­nau. »Das Flie­gen fühlt sich so echt an, dass die Hig­hEnd­tech­no­lo­gie, die die­se Il­lu­si­on er­mög­licht, völ­lig in den Hin­ter­grund tritt«, be­geis­tert sich Ina Krü­ger, Crea­ti­ve Di­rec­tor, beim Krea­tiv­pro­jekt­bü­ro In­ter­ac­tive Me­dia Foun­da­ti­on (IMF) in Ber­lin, die das Ge­samt­kon­zept für »Ulm Sto­ries« ent­wi­ckel­te.

Rund ein Jahr dau­er­te es, bis aus der Idee die­ses be­rau­schen­de Er­leb­nis her­vor­ging. Den Be­ginn da­tiert Imf­ge­schäf sfüh­re­rin Dia­na Schnie­der­mei­er auf das Früh­jahr 2016: »Wir hat­ten von der Initia­ti­ve ›Zu­kunfs­stadt Ulm 2030‹ er­fah­ren, mit der die Stadt Ulm und ih­re Bür­ger ge­mein­sam die Zu­kunf pla­nen und di­gi­ta­le An­wen­dun­gen stär­ker in den All­tag ein­bin­den wol­len.« Das in­spi­rier­te das acht­köp­fi­ge IMFTeam in Ber­lin zu ei­nem tech­no­lo­gisch her­aus­for­dern­den Mul­ti­plat­form­kon­zept, in dem sie un­ter an­de­rem erst­mals auch Vir­tu­al Rea­li­ty ein­setz­ten. Im Som­mer 2016 prä­sen­tier­te die IMF dann die »Ulm Sto­ries – Ge­schich­ten ei­ner Stadt« den po­ten­ziel­

len Spon­so­ren und Ver­ant­wort­li­chen der Ge­mein­de. Als ge­mein­nüt­zi­ge Gm­bh kre­iert die IMF häu­fig selbst­tä­tig Kon­zep­te, die sie dann mit Part­nern, För­de­run­gen und an­de­ren Spon­so­ren um­setzt. In die­sem Fall fand sie in der Stadt Ulm und der Müns­ter­ge­mein­de Ulm star­ke Part­ner, oh­ne die ein solch ehr­gei­zi­ges Pro­jekt nicht um­zu­set­zen wä­re. Ziel war es, mit ei­ner in Deutsch­land ein­zig­ar­ti­gen Vr-flug­si­mu­la­ti­on so­wie ei­nem ibe­a­con- und App-ba­sier­ten 3D-hör­er­leb­nis und – zum Pro­jekt­launch am 14. Ju­li 2017 – mit ei­nem gro­ßen Mul­ti­me­dia-li­veE­vent im Müns­ter die Ge­schich­te der Stadt und ih­rer Haupt­kir­che er­leb­bar zu ma­chen.

Vor dem Kon­zept steht die Re­cher­che

Als das Grob­kon­zept stand, mach­te sich Ina Krü­ger, Crea­ti­ve Di­rec­tor bei IMF, an die Re­cher­che. Sie wälz­te Bü­cher im Stadt­ar­chiv und nahm Ein­sicht in al­te Stadt­kar­ten. Wie sah Ulm frü­her aus? Schließ­lich ent­deck­te sie ei­ne Stadt­kar­te von Ulm um das Jahr 1890. Al­les soll­te mög­lichst au­then­tisch aus­se­hen: »Wir woll­ten mit dem 3D-nach­bau auch vor Ex­per­ten be­ste­hen kön­nen.« An­hand der Kar­te war schnell aus­zu­ma­chen, wel­che Ge­bäu­de wich­tig für Ulms Ge­schich­te wa­ren. Mit­tel­punkt des Ge­sche­hens soll­te das Ul­mer Müns­ter sein. Krü­ger be­rich­tet: »Die rest­li­chen Ge­rüs­te um die Tür­me des Müns­ters, sind au­then­tisch, denn 1890 wur­den dort die letz­ten Ar­bei­ten durch­ge­führt. Au­ßer­dem soll­ten sie dem Be­su­cher ver­mit­teln, wie die Men­schen vor rund 227 Jah­ren ge­baut ha­ben.«

Die his­to­ri­sche Re­cher­che war das ei­ne, das Vir­tu­al-rea­li­ty-kon­zept das an­de­re. Die Idee zu ei­nem Flug über die Stadt lag na­he, nicht nur weil das Ul­mer Wahr­zei­chen ein Spatz ist, die Stadt steht auch für Pio­nier­geist: Hier leb­te Al­brecht Lud­wig Ber­blin­ger, der »Schnei­der von Ulm«, der mit sei­nem selbst ge­bau­ten, den Flü­geln der Eu­le nach­emp­fun­de­nen Hän­ge­glei­ter ers­te Flug­ver­su­che durch­führ­te – und ab­stürz­te.

Zu­erst be­schäf­tig­te sich die Krea­tiv­di­rek­to­rin bei ih­rer Re­cher­che mit der Fra­ge: Mit wel­chen Hilfs­mit­teln kann man ei­gent­lich in VR flie­gen? Kon­trol­ler oder Ges­ten­steue­rung fand sie nicht über­zeu­gend: »Wer fliegt schon im Ste­hen?« Dem Traum vom Flie­gen kam das Ge­rät Bird­ly des Schwei­zer Her­stel­lers Som­ni­acs da schon nä­her. »Wir woll­ten et­was Spek­ta­ku­lä­res. Und das war spek­ta­ku­lär. Das Flug­er­leb­nis mit Bird­ly ent­sprach ziem­lich ge­nau un­se­ren Vor­stel­lun­gen«, freut sich Krü­ger. »An­fangs stand noch zur De­bat­te, ob wir uns auf das Flug­er­leb­nis be­schrän­ken oder vi­el­leicht ei­ne Sto­ry­line mit Hots­pots kre­ieren«, er­in­nert sie sich. Aber nach ih­rem Be­such in Zü­rich war ihr klar: »Das Ge­fühl des rei­nen Flie­gens ist so be­son­ders, so ein­neh­mend, dass dies die Haupt­at­trak­ti­on sein muss­te.« Der Flug über die his­to­ri­sche Stadt soll­te oh­ne Vor­ga­ben zu ge­nie­ßen sein, gänz­lich frei – oh­ne Li­mi­tie­run­gen wie un­sicht­ba­re Tracks. »Es geht nicht dar­um, ei­ne Gui­ded Tour zu ma­chen, son­dern um ein emo­tio­na­les Er­leb­nis«, so Krü­ger.

Erst nach­dem die­se Rah­men­be­din­gun­gen ge­klärt wa­ren, setz­te sich die Krea­tiv­di­rek­to­rin in Ber­lin an

die Dra­ma­tur­gie, um die Vr-an­wen­dung in den Ge­samt­kon­text mit Live-event und 3D-hör­er­leb­nis zu brin­gen. Sie stell­te sich vor, dass die An­wen­dung ne­ben ei­nem mög­lichst de­tail­lier­ten, drei­di­men­sio­na­len Nach­bau der Häu­ser auch klang­li­che At­trak­tio­nen bie­ten soll­te. Glo­cken­ge­läut, Or­gel­mu­sik und kirch­li­che Cho­rä­le soll­ten den Flie­gen­den ma­gne­tisch zum Müns­ter zu­rück­zie­hen, da­mit sie sich nicht in der Pe­ri­phe­rie der Stadt ver­lie­ren. Für die Akus­tik- und Sound­un­ter­ma­lung en­ga­gier­te die IMF dann die Hör­spiel- und Film­mu­sik­spe­zia­lis­ten witt­mann/ zeit­blom aus Ber­lin.

Vir­tu­el­le Stadt­pla­nung

Die Ent­wick­lung der Vr-an­wen­dung leg­te die IMF ver­trau­ens­voll in die Hand der Di­gi­ta­l­agen­tur De­mo­dern in Ham­burg, nicht nur weil man durch per­sön­li­che Kon­tak­te ver­bun­den war, son­dern weil De- mo­dern be­reits un­ter Be­weis ge­stellt hat­te, dass sie im Be­reich Vir­tu­al Rea­li­ty früh­zei­tig fun­dier­tes Know-how auf­ge­baut hat. Mit dem Bird­ly hat­te De­mo­dern je­doch noch nie ge­ar­bei­tet. Neu­gie­rig auf das Neu­land, stürz­te sich das sechs­köp­fi­ge Team – be­ste­hend aus den Dis­zi­pli­nen Uni­ty De­ve­lop­ment, 3D Art, User Ex­pe­ri­ence (UX) und Vi­su­al De­sign so­wie Pro­jekt­ma­nage­ment – im No­vem­ber 2016 in die Ar­beit. An­wen­dun­gen für Bird­ly gab es bis da­to erst ei­ne, die vom Her­stel­ler selbst ent­wi­ckelt wur­de. »Wir ha­ben uns in Ber­lin bei IMF ei­nen Flug über New York an­ge­schaut, der zwar ganz gut, aber in un­se­ren Au­gen noch nicht op­ti­mal war«, so Pro­jekt­ma­na­ge­rin De­bo­rah Mon­tag.

»Zu­erst woll­ten wir uns per­sön­lich ei­nen Ein­druck über die Stadt ver­schaf­fen, denn die al­ten Bü­cher und auch die Kar­te wa­ren schwarz­weiß ge­druckt. Da­mit wa­ren we­der Ma­te­ri­al, noch Far­be

und Form der Häu­ser zu er­ken­nen«, er­klärt Ma­rie La­zar, 3D Ar­tist bei De­mo­dern. Die Ame­ri­ka­ne­rin stu­dier­te Ga­me De­sign und Kunst an der Mi­chi­gan State Uni­ver­si­ty und ar­bei­tet seit drei Jah­ren in Ham­burg. Um ei­nen rea­lis­ti­schen Ein­druck zu be­kom­men, fuhr sie ge­mein­sam mit Ux-de­si­gne­rin Ma­ria­na Gütt und De­bo­rah Mon­tag in die Ge­burts­stadt Al­bert Ein­steins. »Ich schoss un­zäh­li­ge Fo­tos vom Ul­mer Müns­ter her­un­ter, um ein Ge­fühl für den Auf­bau der Stadt zu be­kom­men, und Clo­se-ups von Häu­ser- und Stra­ßen­ober­flä­chen nutz­te ich spä­ter als Tex­tur«, er­in­nert sich La­zar.

Ma­ria­na Gütt er­gänzt: »Wir ha­ben uns na­tür­lich auch um­ge­schaut, wel­che Häu­ser­ty­pen es gibt, und dann ge­mein­sam ei­ne Ty­po­lo­gie er­stellt.« Her­aus­ge­kom­men sind 45 Häu­ser­ty­pen, die den Grund­stock für die rund zwei­tau­send his­to­ri­schen Ge­bäu­de bil­den – va­ri­iert mit un­ter­schied­li­chen Tex­tu­ren so­wie Fens­tern und Tü­ren aus den Fo­tos. Es gibt in der VRAn­wen­dung so­wohl spät­go­ti­sche Fach­werk­häu­ser als auch klas­si­zis­ti­sche Häu­ser, die Ma­rie La­zar nach dem da­ma­li­gen so­zia­len Um­feld zu Vier­teln zu­sam­men­setz­te, mal auf­wen­di­ger, mal ein­fa­cher mo­del­liert. Da­zu elf so­ge­nann­te He­ro-häu­ser, vom Ul­mer Müns­ter über das Rat­haus und Ein­steins Ge­burts­haus bis hin zur im Zwei­ten Welt­krieg zer­stör­ten Sy­nago­ge oder dem Schwör­haus, die Ma­rie La­zar in müh­se­li­ger Klein­ar­beit in Blen­der ( www.blen­der.org ) und Zbrush (http://pi­xo­lo­gic.com) mo­del­te, in Pho­to­shop tex­t­u­rier­te und in Uni­ty plat­zier­te – Fo­tos von Pflas­ter­stra­ßen und von der Stadt­mau­er lie­fer­ten bei­spiels­wei­se die Tex­tur für den Metz­ger­turm. Wei­te­re 6000 Ob­jek­te wie Bäu­me, Tie­re, Kut­schen, Ste­ge und so wei­ter die­nen der De­ko­ra­ti­on und sind teil­wei­se zu­ge­kauft und mo­di­fi­ziert.

Ab­stri­che ma­chen

Da­mit die Vr-an­wen­dung auch in punc­to Per­for­mance über­zeug­te, ar­bei­te­te Ma­rie La­zar eng mit Se­ni­or Crea­ti­ve En­gi­neer Chris­to­pher Baum­bach zu-

sam­men, um die Ba­lan­ce zwi­schen De­tails und Per­for­mance si­cher­zu­stel­len. Für das Pro­to­typ­ing mo­del­te Ma­rie La­zar ein Haus kom­plett aus – erst die Gr­und­form, auf die sie dann die Tex­tur und De­tails mapp­te. Baum­bach check­te des­sen Ren­der­zeit und wuss­te da­mit, wie weit La­zar je­des der Häu­ser aus­ge­stal­ten konn­te, oh­ne die Re­chen­zeit der Echt­zeitVr-an­wen­dung zu spren­gen. »Man muss früh­zei­tig den kom­plet­ten Durch­stich ma­chen und tes­ten, auf wel­chem qua­li­ta­ti­ven Le­vel man über­haupt ar­bei­ten kann, so spart man sich viel Ar­beit«, er­klärt Baum­bach, der als Co­der kon­ti­nu­ier­lich das Ren­der-bud­get (sie­he Sei­te 74) und da­mit die Per­for­mance im Hin­ter­kopf hat­te.

Das ver­füg­ba­re Ren­der-bud­get von 11 Mil­li­se­kun­den pro Ein­zel­bild müs­sen 3D-ar­tist und Pro­gram­mie­rer ge­mein­sam sorg­sam ver­wal­ten. Schließ­lich muss die kom­plet­te 3D-sze­ne­rie mit 8000 Ob­jek­ten kon­ti­nu­ier­lich 90 mal pro Se­kun­de ge­ren­dert wer­den, um das Er­leb­nis flüs­sig und at­trak­tiv dar­stel­len zu kön­nen – da­bei kos­tet ein Baum be­reits zwei, die Schorn­stei­ne cir­ca 1,5 Mil­li­se­kun­den. »Re­du­ziert ha­ben wir bei­spiels­wei­se Fens­ter­lä­den und Fens­ter­bän­ke, da­mit die Echt­zeit-per­for­mance nicht lei­det«, er­klärt Uni­ty-spe­zia­list Baum­bach, der auch die Pro­gram­mier­spra­che C# und die Sha­der-pro­gram­mier­spra­che C for Gra­phics be­herrscht. Das Er­geb­nis wur­de re­gel­mä­ßig im agi­len Workflow von Art- und Krea­tiv­di­rek­to­ren so­wie der ver­ant­wort­li­chen UXDe­si­gne­rin Ma­ria­na Gütt ge­prüft. Al­le drei bis vier Wo­chen fand au­ßer­dem ein Re­view Mee­ting mit IMF statt, bei dem Ina Krü­ger die Zwi­schen­er­geb­nis­se ge­nau check­te.

»Manch­mal tut es wirk­lich weh, zwi­schen künst­le­ri­schem An­spruch und Li­mi­tie­rung zu ent­schei­den«, räumt Ma­rie La­zar ein. Das ist das Schick­sal ei­nes 3D Ar­tists. »Ge­ra­de das Ul­mer Müns­ter hat so vie­le Schnör­kel, Bö­gen und Schmu­ck­ele­men­te, die­se muss­te ich in un­end­lich schei­nen­den St­un­den ver­ein­fa­chen, al­so Po­ly­go­ne re­du­zie­ren, da­mit sie nicht so viel Ren­der-bud­get fres­sen.« Das ist Ma­rie La­zar ge­lun­gen. Sie hat das Müns­ter von ur­sprüng­lich 300 000 auf knapp 160 000 Po­ly­go­ne re­du­ziert, und den­noch hat man nicht den Ein­druck, dass die Ge­bäu­de nicht aus­mo­del­liert wä­ren.

Vr-kon­zept ver­fei­nern

Auch die sinn­vol­le Be­gren­zung des Flugare­als zu gab dem Team zu den­ken, schließ­lich man konn­te die Stadt­gren­ze und die Land­schaft nicht un­end­lich wei­ter­ge­stal­ten. Im Grob­kon­zept wa­ren ein­mal drei Lay­er an­ge­dacht ge­we­sen: Da­bei soll­te die Stadt um das Müns­ter her­um sehr definiert und fein und zur Pe­ri­phe­rie hin im­mer we­ni­ger aus­mo­del­liert wer­den. »Das ha­ben wir un­ter­las­sen, weil die­se schlech­te Qua­li­tät im Mo­de­ling die ge­sam­te Ex­pe­ri­ence ve­he­ment stört«, er­klärt Ux-de­si­gne­rin Ma­ria­na Gütt.

Und doch war die Pe­ri­phe­rie lan­ge ein Pro­blem. Soll­te man lang­sam von der Land­schaft in Ras­ter über­ge­hen, um dem aus­bre­chen­den User zu zei­gen, dass er in die Stadt zu­rück­keh­ren soll­te? Oder den Ge­gen­wind ver­stär­ken? Dar­über gab es lan­ge De­bat­ten. »Wenn in der Vir­tu­al Rea­li­ty Be­we­gun­gen pas­sie­ren, die nicht der User selbst ver­ur­sacht, be­steht ganz schnell die Ge­fahr der Mo­ti­on Sick­ness«, weiß Chris­to­pher Baum­bach aus Er­fah­run­gen im Ga­me­de­sign. Al­so ver­warf man die­se Idee, zu­guns­ten ei­nes ma­kel­lo­sen Flug­er­leb­nis­ses. »Statt­des­sen wird nun die Land­schaft im­mer lang­wei­li­ger – hier und da ein Haus, ein paar Scha­fe, das war’s. Da kehrt je­der um«, lacht Ma­ria­na Gütt. Aber auch Stadt­mau­er und die Do­nau bil­den ei­ne Art na­tür­li­che Gren­ze, und ein Glo­cken­schlag vom Müns­ter er­in­nert den User auch klang­lich dar­an, um­zu­dre­hen.

»Man muss früh­zei­tig tes­ten, auf wel­chem qua­li­ta­ti­ven Le­vel man über­haupt ar­bei­ten kann – so spart man sich viel Ar­beit« Chris­to­pher Baum­bach, Se­ni­or Crea­ti­ve En­gi­neer bei De­mo­dern in Ham­burg

Über das In­ter­ak­ti­ons­ver­hal­ten brauch­te sich die User-ex­pe­ri­ence-de­si­gne­rin kei­ne Ge­dan­ken zu ma­chen, denn die­ses war von der Hard­ware vor­ge­ge­ben. Wie beim Flie­gen muss der User mit den Flü­geln schla­gen, um Hö­he und Ge­schwin­dig­keit zu er­lan­gen. Stellt er die Hand­flä­chen nach hin­ten, ge­winnt er an Hö­he, dreht er sie nach vorn, geht er in den Sink­flug. Man kann den Kör­per dre­hen, um rechts und links zu flie­gen. Al­so kein Pro­blem, die Be­die­nung ist in­tui­tiv, er­schließt sich je­dem. Die Ge­schwin­dig­keit ist re­la­tiv ra­sant. Som­ni­acs hat die­se nach User-tests fest­ge­legt. »Wür­de man lang­sa­mer flie­gen, hät­te man das Ge­fühl, man wür­de je­der­zeit her­un­ter­fal­len«, be­stä­tigt Ma­ria­na Gütt.

Na­tür­lich be­steht bei ei­nem der­art dy­na­mi­schen Flug die Ge­fahr der Kol­li­si­on. »Auf kei­nen Fall woll­ten wir den Flug da­durch stop­pen«, so Gütt. Sie woll­te User nicht zwin­gen, dann ei­nen Re­set-knopf drü­cken zu müs­sen, um den Flug wie­der von vorn zu be­gin­nen. »So ein ab­rup­tes En­de gibt dem User zu­dem das Ge­fühl, wie ein Pfeil in der Wand zu ste­cken«, fügt Chris­to­pher Baum­bach hin­zu. »Des­we­gen ha­ben wir das ver­än­dert und ge­ra­de dies­be­züg­lich ein sehr po­si­ti­ves Feed­back der Bird­ly-her­stel­ler er­hal­ten«, sagt Pro­jekt­lei­te­rin De­bo­rah Mon­tag. Bei ei­ner Kol­li­si­on mit ei­nem Schorn­stein oder Ge­bäu­de wird das Bild nun kurz schwarz und baut sich an­schlie­ßend auf ei­ner hö­he­ren Ebe­ne in ei­ner so­ge­nann­ten Sa­fe Zo­ne wie­der auf, so­dass der User nach we­ni­gen Au­gen­bli­cken wei­ter­flie­gen kann, oh­ne Ge­fahr zu lau­fen, gleich wie­der zu kol­li­die­ren. In User­Tests bei De­mo­dern ha­ben die Teil­neh­mer die­se po­si­ti­ve Ex­pe­ri­ence be­stä­tigt.

Das ex­plo­ra­ti­ve Ar­bei­ten hat sich ge­lohnt

Al­le die­se Her­aus­for­de­run­gen wa­ren bis zur Fer­tig­stel­lung En­de Mai 2017 in ei­ne Lö­sung ge­mün­det, mit der auch das Krea­tiv-pro­jekt­bü­ro IMF glück­lich ist. »Wir ha­ben ei­ne Men­ge Le­arnings aus dem De­sign­pro­zess mit­ge­nom­men. Es war ein sehr pro­to­ty­pi­sches und ex­plo­ra­ti­ves Ar­bei­ten«, re­sü­miert De­bo­rah Mon­tag zu­frie­den. Sie wür­de sich ein we­nig mehr Re­chen­power wün­schen, um mehr Am­bi­en­te wie Men­schen und Tie­re in Be­we­gung un­ter­zu­brin­gen. Doch auch oh­ne sol­che Gim­micks ist der Flug ein tol­les Er­leb­nis, was auch die IMF und der Bird­lyHer­stel­ler Som­ni­acs be­stä­ti­gen. ae [1244]

Wie ein Vo­gel durchs his­to­ri­sche Ulm flie­gen: Die Vr-an­wen­dung »Der Traum vom Flie­gen« macht’s mög­lich. Un­ge­mein rea­lis­tisch wirkt sie durch den ro­bo­tik­ge­stütz­ten Flug­si­mu­la­tor Bird­ly – und durch ein ex­trem gut aus­ba­lan­cier­tes Ren­de­ring der Stadt­sze­ne­rie

Ma­ria­na Gütt (Ux-de­si­gne­rin), De­bo­rah Mon­tag (Pro­jekt­ma­na­ge­rin), Kjell Wie­rig (Di­gi­tal Art Di­rec­tor), Chris­to­pher Baum­bach (Se­ni­or Crea­ti­ve En­gi­neer), Sam Bäu­mer (Ju­ni­or Crea­ti­ve En­gi­neer) und Ma­rie La­zar (3D Ar­tist) hat­ten ih­ren Ar­beits­platz im...

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