Die „Modulomat“-Architektur: Systematik und Integration digitaler Assets
von Benedikt Manegold
Karin Küffmann
Karin Küffmann
von Benedikt Manegold
Um Anwendenden ein maßgeschneidertes und kontextbezogenes Erlebnis zu bieten, nutzt die Anwendung ein flexibles Asset-Management-Framework. Dieses System erlaubt es, alle digitalen Inhalte sowohl semantisch nach Themenkategorien (z. B. Kunst, Historie oder Infrastruktur) als auch nach ihrer technischen Objektart zu klassifizieren. Diese serverseitige Kuration sichert eine saubere visuelle Struktur und sorgt für eine intuitive Handhabung aufseiten der Creator und Endnutzenden.
Die im System implementierten Objektarten differenzieren sich durch ihre technischen Eigenschaften und Interaktionsmöglichkeiten:
1. Volumetrische und planare Geometrien (3D- und 2D-Objekte)
● 3D-Objekte: Hierbei handelt es sich um volumetrische digitale Modelle (z. B. Statuen, Rekonstruktionen oder Kunstobjekte), die frei im dreidimensionalen Raum platziert und verankert werden können. Sie reagieren dynamisch auf den Lichteinfall und die Position des Nutzers.
● 2D-Objekte: Diese Kategorie umfasst planare zweidimensionale Elemente wie Fotografien, historische Dokumente oder digitale Wandgemälde (Murals). Sie lassen sich entweder frei im Raum schwebend oder bündig an physischen Oberflächen wie Häuserwänden ausrichten.
2. Räumliche Informationssysteme (Info-Points)
Info-Points dienen als visuelle Schnittstellen zur strukturierten Wissensvermittlung über Text- und Bildmedien. Das System unterscheidet zwei funktionale Klassen:
● Editierbare Info-Points: Diese Module bieten Creatoren die Möglichkeit zur flexiblen In-situ-Editierung. Texte können direkt innerhalb der Anwendung über die virtuelle Tastatur modifiziert werden. Zudem stehen diese Panels in verschiedenen, skalierbaren Größenformaten zur Verfügung.
● Vorgefertigte Info-Points: Diese Vorlagen beinhalten bereits vordefinierte, fest programmierte Inhalte. Sie eignen sich besonders für komplexe Datensätze oder umfangreiche redaktionelle Texte, da sie den zeitlichen Aufwand bei der Einrichtung vor Ort minimieren.
3. Kollaborative Interaktionszonen (User Areas)
Um eine unkontrollierte Überfrachtung des öffentlichen Raums mit digitalen Inhalten zu verhindern, verfügt das System über ein raumbasiertes Rechtemanagement. Creator können über sogenannte User Areas präzise geometrische Zonen im städtischen Raum definieren, innerhalb derer auch Endnutzende die Berechtigung erhalten, Objekte zu platzieren. Administrativ lässt sich vorab exakt einschränken, welche Objektkategorien für die Nutzenden freigegeben sind. Dies sichert die visuelle Balance und die thematische Integrität des urbanen Erlebnisses.
5. Volumetrische Tiefenvisualisierung (X-Ray-Module)
Die X-Ray-Funktion ermöglicht den visuellen Durchblick durch physische Barrieren und legt verborgene Strukturen frei. Typische Anwendungsfälle sind der Blick in das Innere geschlossener historischer Gebäude oder die Sichtbarmachung unterirdischer Infrastrukturen wie Glasfaserleitungen.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden, die auf statischen 360°-Panoramen oder flachen 2D-Projektionen basieren, nutzt diese Technologie echtes volumetrisches Rendering. Dadurch bleibt die räumliche Parallaxe aus jedem Blickwinkel absolut korrekt: Bewegt sich der Nutzer, verändert sich die Perspektive auf das verborgene Objekt vollkommen realistisch. Da diese visuelle Täuschung eine extrem hohe Immersion und ein starkes Präsenzerleben erzeugt, integriert das System visuelle Sicherheitsindikatoren. Diese verhindern, dass Nutzende aufgrund der wahrgenommenen räumlichen Tiefe real gegen geschlossene Türen oder Wände laufen. Die Interaktion erfolgt wahlweise über die Taschenlampen-Funktion für den Untergrund oder über ein portalähnliches Sichtfenster an Gebäudefassaden.
6. Dynamische Medienintegration (Videos)
Das System unterstützt zwei unterschiedliche Verfahren zur Einbindung von Bewegtbildinhalten:
● Virtuelle Screens: Das Videosignal wird auf eine planare 3D-Geometrie projiziert und agiert wie ein im Raum schwebender digitaler Bildschirm.
● Chroma-Keyed Billboard-Hologramme: Hierbei werden vor einem Greenscreen aufgezeichnete Personen freigestellt und als transparente Video-Elemente integriert. Durch die Anwendung eines Billboarding-Algorithmus drehen sich diese Avatare kontinuierlich mit der Bewegung des Nutzers mit. Es entsteht der optische Eindruck eines dreidimensionalen Hologramms. Diese Methode wird primär für die Benutzerführung, historische Inszenierungen oder als virtueller Tourguide bei Stadtführungen eingesetzt.
Modulare Erweiterbarkeit
Die Softwarearchitektur der Gesamtanwendung ist vollständig entkoppelt und erweiterbar konzipiert. Neue technologische Objektarten, innovative Interaktionsmuster oder zukünftige Medienformate lassen sich über standardisierte Schnittstellen (APIs) nahtlos in das bestehende System und das Auswahlmenü integrieren.
App Inhalte
von Benedikt Manegold
Karin Küffmann
Karin Küffmann
von Benedikt Manegold
….
Menü Funktion
von Benedikt Manegold
Karin Küffmann
Karin Küffmann
von Benedikt Manegold
Bereits im Vorfeld der Feldforschung zeichnete sich ab, dass die Akzeptanz einer urbanen XR-Anwendung maßgeblich von einer intuitiven Bedienbarkeit abhängt. Diese Annahme bestätigte sich in den ersten empirischen Testphasen: Frühe Prototypen wiesen eine spürbare Einstiegshürde auf und erforderten eine intensive personelle Einweisung durch das Projektteam. Um diese Barriere zu überwinden, wurde die Entwicklung konsequent auf eine sogenannte „Ready-to-go“-Erfahrung ausgerichtet. Sowohl Endnutzende (User) als auch Inhaltsschaffende (Creator) müssen in der Lage sein, das Headset aufzusetzen und sich ohne langwierige Erklärungen oder überladene Menüstrukturen sofort im System zurechtzufinden.
Bei der Konzeption des User Interface (UI) wurde daher besonderer Wert auf Barrierefreiheit (Accessibility) und minimalistische Interaktionsmuster gelegt. Das gestalterische und funktionale Konzept basiert auf zwei Säulen:
● Kontextbasierte Reduktion: Um die kognitive Belastung der Anwender zu minimieren, filtert das Interface die Funktionen dynamisch. Nutzende erhalten präzise nur Zugriff auf jene Werkzeuge und Optionen, die für das aktuelle Szenario relevant sind. Dies sorgt für eine aufgeräumte, fokussierte User Experience (UX).
● Modulare UI-Architektur: Die Benutzeroberfläche ist vollständig modular aufgebaut. Diese Flexibilität gewährleistet, dass das Menüsystem agil erweitert, funktionell skaliert und optisch präzise an neue gestalterische Vorgaben angepasst werden kann.
Startmenü und Rollenauthentifizierung
Unmittelbar nach dem Systemstart positioniert sich das Hauptmenü raumstabil im primären Sichtfeld der Nutzenden. An dieser zentralen Schnittstelle erfolgt die fundamentale Weichenstellung für die nachfolgende User Journey durch die Auswahl zwischen zwei Betriebsmodi: dem standardmäßigen User-Modus und dem erweiterten Creator-Modus für Inhaltsschaffende.
Die Interaktion mit der Benutzeroberfläche folgt einer intuitiven Point-and-Click-Metapher:
● Interaktionsmethode (Raycasting): Zur Navigation wird ein virtueller Zeiger – ein sogenannter Raycast – emittiert, der präzise über die Ausrichtung des rechten Controllers gesteuert wird. Die Bestätigung einer Auswahl erfolgt über das Betätigen der primären Trigger-Taste (Zeigefingertaste) des Controllers.
● Zugangsschutz für Autorentools: Da der Creator-Modus weitreichende Eingriffe in die Szenengestaltung erlaubt, ist dieser Bereich durch eine Passwortabfrage geschützt. Bei Auswahl dieser Option öffnet sich eine virtuelle Tastatur (Virtual Keyboard) innerhalb der dreidimensionalen Umgebung. Die Eingabe der Anmeldedaten erfolgt nahtlos über dieselbe Kombination aus Raycasting und Trigger-Interaktion, was Medienbrüche bei der Dateneingabe verhindert.

Das Radialmenü: Kontextsensitive Steuerung und multimodales Feedback
Das Ring- oder Radialmenü fungiert als primäre Schnittstelle zur Interaktion mit der Mixed-Reality-Umgebung. Es ist tief in die Systemarchitektur integriert und steht in beiden Betriebsmodi zur Verfügung, wobei sich der angezeigte Funktionsumfang dynamisch und kontextsensitiv an die jeweilige Rolle (User oder Creator) anpasst.
Die Steuerung des Menüs basiert auf einem ergonomischen und flüssigen Interaktionsprinzip, das gezielt für den dreidimensionalen Raum optimiert wurde:
● Räumliche Instanziierung (Spatial UI): Das Menü wird durch das kontinuierliche Gedrückthalten der B-Taste auf dem rechten Controller aufgerufen. Es wird nicht statisch im Raum fixiert, sondern instanziiert sich unmittelbar an der aktuellen dreidimensionalen Position des Controllers. Dadurch bleibt das Interface stets in der direkten ergonomischen Reichweite der Anwendenden.
● Multimodales Feedback bei der Navigation: Solange die Taste gehalten wird, lässt sich der gewünschte Menüpunkt durch eine intuitive Bewegung des Controllers ansteuern. Um Fehlbedienungen zu minimieren und die Orientierung im virtuellen Raum zu stärken, setzt das System auf ein umfassendes multimodales Feedback. Das Anvisieren eines Segments wird simultan visuell (optische Hervorhebung), akustisch (Klick-Ton) und haptisch (feine Vibration des Controllers) quittiert.
● Das Release-to-Select-Verfahren: Die Bestätigung einer Funktion folgt einem hocheffizienten Interaktionsparadigma. Sobald der gewünschte Menüpunkt fokussiert ist, muss die Taste lediglich losgelassen werden, um die Aktion final auszulösen. Dies verkürzt die Klick-Pfade im Vergleich zu klassischen Menüstrukturen erheblich und sorgt für einen barrierefreien Arbeitsfluss.

Moduswechsel und Zugangskontrolle
Der Wechsel zwischen den beiden Betriebsmodi wird über eine dedizierte Modus-Auswahl-Schaltfläche initiiert. Nach der Aktivierung öffnet sich ein schwebendes, raumstabiles Menü direkt im primären Sichtfeld des Anwenders. Die Selektion erfolgt mittels Raycasting (virtueller Laserstrahl) und wird durch Betätigen der vorderen Trigger-Taste des Controllers bestätigt.
● Aktivierung des Creator-Modus: Um administrative Eingriffe abzusichern, erfordert dieser Modus die Eingabe eines Passworts über eine integrierte virtuelle Tastatur.
● Aktivierung des User-Modus: In diesem Modus ist der Funktionsumfang gezielt reduziert. Die Benutzeroberfläche beschränkt sich auf die wesentlichen Elemente, um eine ablenkungsfreie und rein auf das Erleben ausgerichtete Rezeption zu gewährleisten.
Objektplatzierung
Die Plus-Schaltfläche öffnet das zentrale Auswahlmenü für die Platzierung digitaler Assets und stellt die meistgenutzte Funktion innerhalb des Creator-Modus dar. Nach der Aktivierung instanziiert sich das Menü als schwebendes Interface direkt im primären Sichtfeld des Anwenders. Die Navigation durch den Objektkatalog sowie die finale Auswahl eines Objekts erfolgen analog zum Systemstandard über Raycasting und das Betätigen der vorderen Trigger-Taste des Controllers.
Objektmodifikation
Die Edit-Schaltfläche aktiviert den Bearbeitungsmodus der Anwendung. Nach der Aktivierung werden alle platzierten virtuellen Objekte im Sichtfeld sichtbar geschaltet. Die Selektion eines bestimmten Objekts erfolgt präzise über Raycasting mittels des Controllers. Ein ausgewähltes Objekt kann anschließend im Raum modifiziert oder transformiert werden. Während im Creator-Modus uneingeschränkter Zugriff auf alle Assets besteht, ist die Editierfunktion im User-Modus stark reglementiert: Hier lassen sich ausschließlich spezifische, für die Interaktion freigegebene Objekte anpassen, um die geführte Nutzererfahrung nicht zu beeinträchtigen.
Objektentfernung
Die Löschen-Schaltfläche aktiviert die Löschfunktion der Anwendung. Nach der Freischaltung werden sämtliche im Raum platzierten virtuellen Objekte sichtbar geschaltet. Die Auswahl und die unmittelbare Entfernung eines Objekts erfolgen direkt über das controllerbasierte Raycasting. Während im Creator-Modus eine uneingeschränkte Bereinigung der gesamten Szene möglich ist, bleibt die Löschfunktion im User-Modus auf spezifische, für die Interaktion freigegebene Objekte beschränkt. Dies schützt die Kernstruktur der Mixed-Reality-Erfahrung vor versehentlichem Datenverlust durch die Endanwendenden.
Wayfinder
Die Wayfinder-Schaltfläche öffnet das Navigationsmenü zur Erstellung digitaler Pfadführungen im urbanen Raum. Dieses Werkzeug steht exklusiv im Creator-Modus zur Verfügung. Nach der Aktivierung öffnet sich ein schwebendes Interface, das Optionen zur Initiierung eines neuen Pfads (Create) sowie zur präzisen Definition von Start- und Endpunkten (Start und Stop) bietet. Der Funktionsumfang gliedert sich in zwei wesentliche Phasen:
● In-situ-Routenaufzeichnung (Creator-Modus): Um einen neuen Weg anzulegen, startet der Creator die Aufzeichnung und läuft die gewünschte Strecke im städtischen Raum physisch ab. Das System berechnet die Route dynamisch in Echtzeit; zur visuellen Kontrolle während des Gehens erscheinen fortlaufend blaue Partikelelemente (Bubbles) auf dem Boden. Das Beenden des Vorgangs am Zielort schließt die Pfadberechnung ab und speichert die Route.
● Dynamische Benutzerführung (User-Modus): Nach der Finalisierung wird der berechnete Pfad für Endanwendende durch ein animiertes visuelles Leitelement – ein sogenanntes „Irrlicht“ – dargestellt. Dieses Element instanziiert sich dynamisch kurz vor der aktuellen Position des Users und bewegt sich autonom entlang der berechneten Route vorwärts, um als intuitiver Wegweiser zu dienen. Sobald der User den Zielort erreicht hat, verbleibt das Leitelement stationär am Endpunkt.
X-Ray-Taschenlampe
Die X-Ray-Taschenlampe fungiert als virtuelles Werkzeug zur Freilegung verborgener Strukturen unterhalb der physischen Bodenoberfläche. Durch das Führen des Controllers projiziert das System einen virtuellen Lichtkegel auf die Umgebung, mit dem der reale Boden flächig abgescannt werden kann. Innerhalb dieses Lichtkegels wird die visuelle Verdeckung (Occlusion) der Oberfläche algorithmisch aufgehoben. Dadurch werden darunterliegende, ansonsten unsichtbare digitale Objekte – wie beispielsweise historische Fundamente oder urbane Infrastrukturen – in Echtzeit für die Nutzenden sichtbar.
Exit
Die Beenden-Schaltfläche dient dem ordnungsgemäßen Schließen der Softwareanwendung. Durch die Aktivierung dieser Funktion wird die laufende Mixed-Reality-Sitzung kontrolliert beendet und das System kehrt auf die standardmäßige Benutzeroberfläche des Headsets zurück.
Auswahlmenü
Dieses großflächige, raumstabile Interface dient als Hauptkatalog zur Selektion digitaler Inhalte. Im Gegensatz zum kompakten Radialmenü ist es für die übersichtliche Darstellung größerer Datenmengen optimiert. Um den Überblick zu wahren, ist das Menü initial in verschiedene Objektkategorien unterteilt. Ein horizontaler Bildlauf (Scrollbar) gewährleistet zudem eine flexible, modulare Erweiterbarkeit des Katalogs.
Die Interaktion erfolgt standardmäßig über den controllerbasierten Raycast und die vordere Trigger-Taste. Sobald ein Objekt ausgewählt wurde, wechselt das System automatisch in den Platzierungsmodus (Placement Mode). Das ausgewählte Asset wird dabei visuell am Endpunkt des virtuellen Laserstrahls fixiert.
Der Laserstrahl des rechten Controller kann über ein erneutes Drücken der rechten Trigger-Taste platziert werden. Bist das Objekt platziert wurde, befindet es sich im Placement Modus.
Der Platzierungsmodus
Im Platzierungsmodus ist das gewählte Objekt dynamisch an das Ende des Laserstrahls gekoppelt und befindet sich im temporären Bearbeitungszustand.
Die Steuerung in diesem Modus folgt klaren Interaktionsmustern:
● Platzieren: Durch Betätigen der vorderen Trigger-Taste wird das Objekt final an der aktuellen Position im Raum verankert.
● Abbrechen: Ein kurzes Drücken der B-Taste bricht den Vorgang ab und löscht das temporäre Asset.
● Radialmenü aufrufen: Ein langes Drücken der B-Taste öffnet wie gewohnt das übergeordnete Ringmenü.
Innerhalb des Platzierungsmodus kann über ein kurzes Klicken des rechten Joysticks (Joystick Click) zwischen drei Transformations-Submodi gewechselt werden. Ein dynamisches Icon direkt über dem Joystick signalisiert fortlaufend, welcher Modus aktiv ist:
1. Positionierung (Movement-Modus): Die vertikale Achse des Joysticks (vor/zurück) reguliert die Länge des Laserstrahls. Dies ermöglicht es, Objekte auch in schwer zugänglichen oder weit entfernten urbanen Bereichen präzise zu platzieren. Gleichzeitig erlaubt die horizontale Achse (links/rechts) eine vorbereitende Rotation des Objekts um dessen vertikale Z-Achse.
2. Rotation: Für eine vollständige Orientierungsfreiheit im Raum schaltet dieser Modus beide Achsen des rechten Joysticks frei. Dies erlaubt es, das Objekt komplex um mehrere Raumachsen zu drehen, um es perfekt an die reale Umgebung (z. B. an Steigungen oder Fassaden) anzupassen.
3. Skalierung: In diesem Modus steuert die vertikale Achse des Joysticks (oben/unten) die proportionale Skalierung des Objekts. Über die horizontale Achse (links/rechts) lässt sich das Objekt zudem um die Z-Achse drehen.
User Modi
von Benedikt Manegold
Karin Küffmann
Karin Küffmann
von Benedikt Manegold
1. Der Creator-Modus: Content-Management
Dieser Modus wurde speziell für Redaktionen, Kuratorinnen und Kuratoren sowie Projektverantwortliche konzipiert. Er fungiert als mobiles Werkzeug zur räumlichen Gestaltung direkt am Point of Interest (In-situ-Authoring). Statt digitale Inhalte ausschließlich vorab am Desktop-PC zu platzieren, erlaubt dieser Modus die präzise Kontextualisierung und Feinjustierung von Assets direkt vor Ort im stadtmorphologischen Gefüge.
● Räumliche Platzierung und Objektmanipulation: Unter Ausnutzung des integrierten Scene-Understanding-Algorithmus der Meta Quest 3 können Medienschaffende dreidimensionale Objekte, Informations-Overlays oder relationale Audio-Quellen in Echtzeit in den Raum laden. Die Assets lassen sich mittels dreidimensionaler Transformations-Gizmos (Verschieben, Rotieren, Skalieren) intuitiv manipulieren.
● Persistenz durch Spatial Anchors: Die Verankerung der digitalen Inhalte erfolgt über das lokale Ankersystem des Headsets. Das System generiert präzise geometrische Raumanker (Spatial Anchors), an welche die Transformationsdaten der virtuellen Objekte gekoppelt werden. Dadurch wird eine dauerhafte Re-Lokalisierung und raumstabile Persistenz der Inhalte über mehrere Anwendungssitzungen hinweg garantiert.
● Integritätsschutz und Rechtemanagement: Da unbefugte Modifikationen im öffentlichen Raum zu einer Kompromittierung des Gesamterlebnisses oder zu digitalem Vandalismus führen könnten, ist dieser Modus geschützt. Die Autorisierung erfolgt über eine passwortgeschützte Schnittstelle. Die Dateneingabe wird über eine im dreidimensionalen Raum schwebende virtuelle Tastatur (Virtual Keyboard) realisiert, die per präzisem Controller-Raycasting bedient wird.
2. Der User-Modus: Immersive Rezeption und barrierefreie Exploration
Der User-Modus richtet sich an die breite Öffentlichkeit – an Bürgerinnen, Bürger, Touristengruppen und Gäste der Stadt. Die primäre Design-Philosophie dieses Modus ist die maximale Reduktion von visuellem Ballast (UI-Clutter), um die Immersion und das Präsenzerleben in den Vordergrund zu rücken.
● Fokus auf passive und leicht-interaktive Rezeption: Alle komplexen Werkzeuge zur Systemkonfiguration und Objektmanipulation sind in dieser Ansicht vollständig ausgeblendet. Die Nutzenden sollen nicht verwalten, sondern erleben. Interaktionen beschränken sich auf das Auslösen vordefinierter Ereignisse (z. B. das Starten einer Animation oder das Einblenden historischer Zusatzinformationen) über das intuitive Radialmenü.
● Ergonomie für XR-Novizen: Da ein Großteil der urbanen Zielgruppe über keine oder nur geringe Vorerfahrung mit Head-Mounted Displays (HMDs) verfügt, ist die Benutzeroberfläche selbsterklärend und fehlertolerant gestaltet. Visuelle Indikatoren und sanfte Richtungsweiser leiten den Blick der Nutzenden dezent zu den relevanten digitalen Objekten, ohne das Sichtfeld (Field of View) zu blockieren.
● Prävention von Reizüberflutung: Durch das gezielte Verbergen administrativer Telemetriedaten und verschachtelter Einstellungsmenüs wird das Risiko einer kognitiven Überforderung minimiert. Dies fördert nicht nur die Barrierefreiheit für Menschen unterschiedlicher Alters- und Bildungsgruppen, sondern minimiert auch sensorische Diskrepanzen, was wiederum der Entstehung von Symptomen der Motion-Sickness (Symptome der Bewegungskrankheit in virtuellen Räumen) effektiv entgegenwirkt.
Einleitung: Zielsetzung und technologische Fundierung der ARIZON Anwendung
von Benedikt Manegold
Karin Küffmann
Karin Küffmann
von Benedikt Manegold
Das Forschungsprojekt Arizon widmet sich der Entwicklung visionärer Konzepte und Lösungen für die Zukunft der urbanen Interaktion. Um zukunftsweisende Softwarearchitekturen und immersive Erlebnisse bereits heute realitätsnah erproben zu können, setzt das Projekt auf die Entwicklung funktionaler Prototypen mit der Hardware von heute. Das primäre Ziel besteht darin, das vielschichtige Potenzial von AR im städtischen Raum zu erschließen und in eine intuitive, modular erweiterbare Mixed-Reality-Anwendung zu überführen.
Die konkreten Kernziele für den finalen Prototypen wurden maßgeblich durch die empirischen Erkenntnisse aus den ersten Phasen des Forschungsprojekts identifiziert und geschärft. Abseits der rein technischen Spezifikationen kristallisierten sich dabei folgende Anforderungen heraus:
● Intuitive Usability: Eine barrierefreie Bedienbarkeit durch stark vereinfachte Menüstrukturen, die komplexe Interaktionen auf ein Minimum reduziert und kognitive Reizüberflutung verhindert.
● Modulare Systemarchitektur: Maximale Flexibilität bei der Integration und Skalierung zukünftiger digitaler Inhalte.
● On-Site-Configuration: Die Möglichkeit, Szenen und visuelle Assets direkt vor Ort im stadtmorphologischen Gefüge einzurichten und präzise zu kalibrieren.
Hinsichtlich der Nutzererfahrung fokussiert sich dieser Prototyp ganz bewusst auf eine tiefgehende, individuell ausgerichtete User Journey im Single-Player-Modus. Da kooperative und soziale Interaktionen bereits parallel im Prototypen der Westfälischen Hochschule (WHS) abgedeckt werden, liegt das Hauptaugenmerk hier auf der maximalen immersiven Ausgestaltung des persönlichen Erlebnisses.
Um diese in den ersten Phasen definierten Anforderungen technologisch zu spiegeln, wurden nach initialen Testreihen mit mobilen Endgeräten zwei unterschiedliche Hardware-Ansätze evaluiert. Während der Lehrstuhl für Informatik der WHS einen Prototypen auf Basis der Magic Leap 2 entwickelte – die auf ein optisches See-Through-Verfahren in Kombination mit einem cloudbasierten Visual Positioning System (VPS) setzt –, entschied sich das Projektteam für diesen Prototypen strategisch für das kamerabasierte Video-See-Through-Verfahren (Pass-Through) der Meta Quest 3.
Warum die Wahl auf die Meta Quest 3 fiel
Die Entscheidung für diese Hardware-Plattform und das Video-Pass-Through-Verfahren bietet für den spezifischen Einsatz im städtischen Raum entscheidende praktische und gestalterische Vorteile:
● Effizientes Tracking durch lokale Raumanker (Spatial Anchors): Klassische Positionierungssysteme (VPS) erfordern im Vorfeld zeit- und kostenintensive 3D-Scans der gesamten Umgebung, damit sich ein Headset im Raum lokalisieren kann. Die Meta Quest 3 umgeht diesen logistischen Aufwand durch ein integriertes, dynamisches Ankersystem. Beim Umschauen erfasst der Algorithmus automatisch markante Umgebungspunkte und speichert diese als lokale Raumanker direkt auf dem Gerät. Für den städtischen Einsatz bedeutet dies: Das System ist nach einer kurzen Orientierungsphase sofort einsatzbereit und platziert digitale Inhalte absolut raumstabil. Perspektivisch lässt sich dieses Fundament via Cloud Anchors flexibel zu synchronen Multiplayer-Erlebnissen erweitern.
● Echtzeit-Manipulation der Realität für maximale Immersion: Da das Abbild der realen Welt beim Video-Pass-Through als digitaler Datenstrom vorliegt, kann es in Echtzeit pixelgenau manipuliert werden. Virtuelle Inhalte werden nicht bloß über die Realität gelegt; die physische Umgebung lässt sich aktiv umgestaltet. Das System ist dadurch in der Lage, reale Objekte gezielt visuell zu verdecken (Occlusion) oder vollständig auszublenden. Zudem können Farbgebung und Beleuchtung der gesamten Szenerie dynamisch angepasst werden. Diese visuellen Interventionen erzeugen eine harmonische, konsistente Lichtstimmung, die Brüche zwischen Realität und Virtualität eliminiert und Nutzende tiefer in die Mixed Reality eintauchen lässt.
Prototyp 3: Meta Quest 3
von Benedikt Manegold
Karin Küffmann
Karin Küffmann
von Benedikt Manegold
Prototyp 2: Magic Leap 2
von Benedikt Manegold
Karin Küffmann
Karin Küffmann
von Benedikt Manegold
Prototyp 1: Smartphone-App
von Benedikt Manegold
Karin Küffmann
Karin Küffmann
von Benedikt Manegold
Setting von AR-Testszenarios
von Tobias Veith, Karin Küffmann
Karin Küffmann
Karin Küffmann
von Tobias Veith, Karin Küffmann
Das interdisziplinäre Forschungsprojekt ARIZON, getragen von Prof. Dr. Lux, Prof. Dr. Karin Küffmann aus den Fachbereichen Informatik und Wirtschaft der Westfälischen Hochschule in Kooperation mit Mathias Krentzek und Roman Pilgrim von dem Unternehmen mxr storytelling, verfolgt das Ziel, Augmented Reality (AR) als Medium der partizipativen Stadtgestaltung und des kulturellen Erlebens im urbanen Raum zu erforschen. Im Zentrum stehen die technische Reife von Visual-Positioning-Systemen, die Benutzerfreundlichkeit von AR-Anwendungen sowie die gesellschaftliche Einstellung gegenüber dieser Technologie. Im Rahmen des Projekts wurden drei eigenständige Feldforschungsphasen durchgeführt: die erste in Gelsenkirchen (März 2025), die zweite in Recklinghausen (Oktober 2025) und die dritte in Bochum (Mai 2026). Jede Phase baute auf den Erkenntnissen der vorangegangenen auf und verfolgte technische sowie sozialwissenschaftliche Fragestellungen.
1. Feldforschungsphase: Gelsenkirchen (11.–13. März 2025)
Die erste Feldforschungsphase fand vom 11. bis 13. März 2025 in Gelsenkirchen statt und diente primär der technischen Grundlagenforschung. Im Vordergrund stand die systematische Evaluation verschiedener Visual-Positioning-Systeme (VPS), da diese die technische Grundlage für ortsgebundene AR-Anwendungen bilden. Untersucht wurden die Systeme Lightship, Immersal, Geospatial Creator in Unity, AERO sowie Wintor, bewertet nach den Kriterien Stabilität, Benutzerfreundlichkeit und Positionierungsgenauigkeit.
Als Testcontent wurden historische Fotografien der Buerer Innenstadt verwendet, die jeweils an den realen Aufnahmeorten digital platziert und dem Kamerawinkel nach positioniert wurden. Dies ermöglichte einen direkten Vergleich zwischen historischer Darstellung und aktuellem Erscheinungsbild des Stadtraums. Ergänzend wurde der historische Kirchturm der Propsteikirche St. Urbanus mithilfe eines 3D-Modells digital rekonstruiert und in die reale Umgebung eingebettet. Für die technische Umsetzung wurden zunächst digitale Scans der relevanten Schauplätze erstellt, um anschließend Stabilität und Positionstreue der platzierten Objekte zu prüfen.
Die Tests wurden auf fünf unterschiedlichen Endgeräten durchgeführt, um gerätespezifische Einflüsse auf die AR-Darstellung zu erfassen: Samsung Galaxy Tab S9, Google Pixel 9, Xiaomi Redmi Note 14, iPhone 15 sowie iPad Pro (2025). Diese bewusste Gerätevielfalt war methodisch bedeutsam, da die Qualität der AR-Darstellung nicht nur von der eingesetzten Software, sondern auch von der Hardware — insbesondere Kameraqualität und Prozessorleistung — abhängt.
Parallel zur technischen Evaluation wurde eine sozialwissenschaftliche Komponente realisiert: Das Forschungsteam führte Gespräche mit städtischen Stakeholdern, um Einschätzungen und Erwartungen bezüglich einer AR-Zone in der Innenstadt zu erheben. Ergänzend wurde eine Online-Umfrage durchgeführt, die auf potenzielle Endnutzerinnen und Endnutzer ausgerichtet war und die persönliche Einstellung gegenüber AR als Technologie untersuchte. Die gewonnenen Erkenntnisse legten die technische und inhaltliche Grundlage für die nachfolgenden Feldforschungsphasen.
2. Feldforschungsphase: Recklinghausen (20.–24. Oktober 2025)
Aufbauend auf den Erkenntnissen aus Gelsenkirchen konzentrierte sich die zweite Feldforschungsphase in Recklinghausen vom 20. bis 24. Oktober 2025 auf die Erprobung eines ersten Prototyps einer Social-AR-Plattform. Die Grundidee besteht darin, Location-Based AR mit klassischen Social-Media-Funktionen zu verknüpfen: Präsentieren, Bewerten, Gesehenwerden und Austauschen werden in der Innenstadt erlebbar, wodurch Nutzerinnen und Nutzer von passiven Konsumenten zu aktiven Mitgestaltern der AR-Zone werden.
Technisch basierte der Prototyp auf der Unity Game Engine als Entwicklungsumgebung und nutzte Immersal als Visual-Positioning-System, das auf Spatial Mapping setzt. Als Endgerät kam die Magic Leap 2 zum Einsatz — eine See-Through-AR-Brille mit hoher Rechenkapazität und fortschrittlicher Sensorik. Diese Kombination sollte eine möglichst präzise Lokationsbindung der Inhalte sowie eine stabile Darstellung im öffentlichen Raum ermöglichen. Die Anwendungsfunktionen umfassten das Platzieren von 3D-Objekten aus einem Katalog, das Malen im dreidimensionalen Raum und auf einer virtuellen Leinwand, das Fotografieren mit der Brille sowie die automatische Verortung der Fotos am Entstehungsort. Alle Objekte waren persistent und interaktiv: Sie konnten skaliert, gedreht, geneigt oder verschoben werden. Zugewiesene Animationen waren abspielbar, und einfache Bewertungsoptionen – Daumen hoch und Daumen runter – wurden als erstes soziales Interaktionselement eingeführt. Diese Interaktionskomponente – gepaart mit realen und virtuellen Inhalten kam bei den Besucherinnen und Besuchern sehr gut an.
Besonderes Gewicht wurde auf die kontextuelle Einbettung der AR-Inhalte in den Stadtraum gelegt: Das Logo der Westfälischen Hochschule schwebte über dem Eingang des genutzten Ladenlokals, die Maskottchen der MINT-Regio befanden sich im Inneren, und auf dem Marktplatz war das Recklinghäuser Reh – das Marketingmaskottchen von Recklinghausen platzierbar. In der Breite Straße wurde eine von den Architekten Steinke&Zils entworfene Zukunftsvision des geplanten Sinn-Gebäudes visualisiert. Nach einer Einweisung im Ladenlokal konnten Probandinnen und Probanden in Begleitung mit den Forschenden die weiteren AR-Locations in der Innenstadt aufsuchen. Bewertet wurden die Stabilität der Anwendung, die Benutzerfreundlichkeit, die Positionierungsgenauigkeit sowie die Einstellung der Teilnehmenden gegenüber AR als Technologie.
3. Feldforschungsphase: Bochum (11.–21. Mai 2026)
Die dritte und bislang umfangreichste Feldforschungsphase fand vom 11. bis 21. Mai 2026 in der Bochumer Innenstadt, genauer in der belebten Kortumstraße und auf dem Husemannplatz, statt. Ziel war es, den in Recklinghausen positiv evaluierten Prototyp weiterzuentwickeln und das gesammelte Nutzerfeedback konsequent in eine neue Iteration zu überführen. Die technische Infrastruktur – Unity Game Engine, Immersal als VPS sowie die Magic Leap 2 – blieb dabei unverändert.
Inhaltlich wurden jedoch bedeutende Neuerungen eingeführt. Neben den bestehenden Funktionen wurde eine Graffiti-Funktion ergänzt, mit der auf realen Flächen wie Hausfassaden gemalt werden kann. Ein technisch relevantes neues Feature waren physikbasierte Kollisionen zwischen den platzierten Assets: Objekte konnten nicht mehr ineinandergeschoben werden, sondern verschoben sich gegenseitig beim Berühren — ein wichtiger Schritt in Richtung physikalisch plausibler AR-Umgebungen. Insbesondere die Möglichkeit, zu zweit die Planungsoder Spielfläche interaktiv zu sehen und zu gestalten, wurde als wichtiger Schritt in Richtung interaktives gemeinsames Stadtplanen und Spielen empfunden.
Grundlegend überarbeitet wurde die Menüführung. Das in Recklinghausen als problematisch bewertete, freischwebende Menü wurde durch eine intuitive Gestensteuerung ersetzt: Das Öffnen der linken Hand öffnet das sogenannte Bochumer Buch – in Anlehnung an das Bochumer Stadtwappen – als Menüoberfläche. Durch Schließen der Hand oder Entfernen aus dem Sichtfeld wird das Menü wieder ausgeblendet. Die Besucherinnen und Besucher des Reallabors kamen gut damit zurecht und fanden es überwiegend sehr eingängig.
Neu eingeführt wurde außerdem ein spielerisches Tutorial, das Teilnehmende durch aufeinanderfolgende Aufgaben an die Anwendungsfunktionen heranführt. Mit den dabei verdienten Punkten konnte die erste AR-Zone in der Innenstadt freigeschaltet werden. Ein zentrales Highlight war eine Statue von Fritz Husemann auf dem gleichnamigen Platz: Durch Anklicken erzählte die Figur aus ihrem Leben – die erste Nutzung von Sound im Prototyp. Weitere kontextspezifische Objekte umfassten den Bochumer Schriftzug sowie urbane Möblierungselemente wie Bänke und Laternen zur partizipativen Stadtgestaltung. Dieses Feature ist eine Besonderheit der Magic Leap: gesprochene Texte hören! Das eröffnet viele Gestaltungsmöglichkeiten.
3. Feldforschungsphase: Bochum (11.–21. Mai 2026)
Die dritte und bislang umfangreichste Feldforschungsphase fand vom 11. bis 21. Mai 2026 in der Bochumer Innenstadt, genauer in der belebten Kortumstraße und auf dem Husemannplatz, statt. Ziel war es, den in Recklinghausen positiv evaluierten Prototyp weiterzuentwickeln und das gesammelte Nutzerfeedback konsequent in eine neue Iteration zu überführen. Die technische Infrastruktur – Unity Game Engine, Immersal als VPS sowie die Magic Leap 2 – blieb dabei unverändert.
Inhaltlich wurden jedoch bedeutende Neuerungen eingeführt. Neben den bestehenden Funktionen wurde eine Graffiti-Funktion ergänzt, mit der auf realen Flächen wie Hausfassaden gemalt werden kann. Ein technisch relevantes neues Feature waren physikbasierte Kollisionen zwischen den platzierten Assets: Objekte konnten nicht mehr ineinandergeschoben werden, sondern verschoben sich gegenseitig beim Berühren — ein wichtiger Schritt in Richtung physikalisch plausibler AR-Umgebungen. Insbesondere die Möglichkeit, zu zweit die Planungsoder Spielfläche interaktiv zu sehen und zu gestalten, wurde als wichtiger Schritt in Richtung interaktives gemeinsames Stadtplanen und Spielen empfunden.
Grundlegend überarbeitet wurde die Menüführung. Das in Recklinghausen als problematisch bewertete, freischwebende Menü wurde durch eine intuitive Gestensteuerung ersetzt: Das Öffnen der linken Hand öffnet das sogenannte Bochumer Buch – in Anlehnung an das Bochumer Stadtwappen – als Menüoberfläche. Durch Schließen der Hand oder Entfernen aus dem Sichtfeld wird das Menü wieder ausgeblendet. Die Besucherinnen und Besucher des Reallabors kamen gut damit zurecht und fanden es überwiegend sehr eingängig.
Neu eingeführt wurde außerdem ein spielerisches Tutorial, das Teilnehmende durch aufeinanderfolgende Aufgaben an die Anwendungsfunktionen heranführt. Mit den dabei verdienten Punkten konnte die erste AR-Zone in der Innenstadt freigeschaltet werden. Ein zentrales Highlight war eine Statue von Fritz Husemann auf dem gleichnamigen Platz: Durch Anklicken erzählte die Figur aus ihrem Leben – die erste Nutzung von Sound im Prototyp. Weitere kontextspezifische Objekte umfassten den Bochumer Schriftzug sowie urbane Möblierungselemente wie Bänke und Laternen zur partizipativen Stadtgestaltung. Dieses Feature ist eine Besonderheit der Magic Leap: gesprochene Texte hören! Das eröffnet viele Gestaltungsmöglichkeiten.
Gegenüberstellung der Feldforschungsphasen
Die drei Feldforschungsphasen dokumentieren eine konsequente Entwicklungslinie: von der technischen Grundlagenforschung über den ersten sozialen Prototyp bis hin zu einer ausgereifteren Version, die eine nutzerorientierten Plattform für partizipative Innenstadterfahrung darstellt.
Technologische Entwicklung
In Gelsenkirchen stand der Systemvergleich fünf verschiedener VPS im Mittelpunkt. Immersal setzte sich als leistungsfähigste Lösung durch und wurde in beiden Folge-Phasen eingesetzt. Der Wechsel von Consumer-Smartphones zur Magic Leap 2 ab Recklinghausen markierte einen qualitativen Sprung hinsichtlich der Rechenleistung, Sensorik und Darstellungsqualität. In Bochum wurde die technische Basis durch physikbasierte Kollisionen, eine Audiofunktion und eine überarbeitete Gestensteuerung weiter ausgebaut.
Inhaltliche und konzeptionelle Schwerpunkte
Konzeptionell verschob sich der Schwerpunkt von Phase zu Phase: In Gelsenkirchen dominierten historisch-dokumentarische Inhalte. In Recklinghausen rückte das partizipative Element – als Innovation für die AR-Nutzung – in den Vordergrund, indem Nutzerinnen und Nutzer eigene Inhalte platzieren, bewerten und teilen konnten. In Bochum wurde dieser Ansatz durch gamifizierte Onboarding-Strukturen, durch standortspezifische Aufgaben und narrative Elemente wie die Fritz-Husemann-Statue vertieft. Der inhaltliche Bogen spannt sich damit vom reinen Anschauungsobjekt hin zur interaktiven, ortsbezogenen Erlebniskultur.
Benutzerfreundlichkeit und Onboarding
Hinsichtlich Benutzerfreundlichkeit und Onboarding zeigt sich eine klare Reifungskurve: Gelsenkirchen fokussierte auf Systemperformance ohne formalisierte Einweisung. In Recklinghausen begleiteten Mitarbeitende die Probandinnen und Probanden und erläuterten die Anwendung. Bochum ersetzte diese Begleitung durch ein selbstgesteuertes, spielerisches Tutorial mit Punktesystem — die Lernphase wurde zur eigenständigen Erfahrung.
Methodik und sozialwissenschaftliche Komponente
Methodisch kombinierten alle drei Phasen technische Systemevaluation mit sozialwissenschaftlicher Erhebung. Die übergreifenden Bewertungskategorien Stabilität, Benutzerfreundlichkeit, Positionierungsgenauigkeit und Einstellung gegenüber AR sichern eine phasenübergreifende Vergleichbarkeit der Ergebnisse und ermöglichen es, technische wie soziale Fortschritte klar abzulesen.
Die drei Feldforschungsphasen des Projekts ARIZON zeigen exemplarisch, wie sich ein komplexes technologisches und gesellschaftliches Forschungsvorhaben iterativ erschließen lässt. Gelsenkirchen lieferte die technische Vergleichsgrundlage, Recklinghausen überführte die Erkenntnisse in einen sozialen Prototyp, und Bochum verfeinerte diesen zu einer nutzerzentrierten, narrativ angereicherten Plattform. Das Projekt macht damit deutlich, welches Potenzial Augmented Reality als Medium der Stadtentwicklung und des kulturellen Erlebens im öffentlichen Raum besitzt — und wie dieses Potenzial durch strukturierte Feldforschung schrittweise erschlossen werden kann

Erste Tests in Gelsenkirchen-Buer. Einbettung von historischen Fotos in der Innenstadt.
VR-Planning (2018)
von Benedikt Manegold
Karin Küffmann
Karin Küffmann
von Benedikt Manegold
Die Anwendung “VR-Planning” ist ein Kommunikationstool zwischen Kommunen, Kreisen und Gemeinden und ihren Bürgern. Sie setzt sowohl VR- als auch AR-Technologie ein, um Planungsprozesse für städtische Infrastrukturen für Bürger zu visualisieren und damit greifbarer zu machen. Bürger und Planer können sich durch die neuen Stadtteile oder Straßen virtuell bewegen, zwischen verschiedenen Gestaltungsvarianten wählen und unterschiedliche Perspektiven (z. B. Kinderperspektive) einnehmen. So können sie den geplanten Raum vorab erleben und erfahren.
Ziel des Projektes ist es, durch den Einsatz von VR und AR die partizipative Stadtplanung effizienter und inklusiver zu gestalten. Es soll die Kommunikation zwischen den verschiedenen Stakeholdern erleichtern, Konflikte abbauen und die Akzeptanz für neue Verkehrskonzepte steigern.
Die Anwendung bietet verschiedene Designvarianten von öffentlichen Räumen, die Nutzer virtuell erkunden können. Beispielsweise wurden Straßenzüge in der Seestadt Aspern (Wien) und am Bahnhof Kapfenberg simuliert. Die Nutzer können unterschiedliche Sonnenstände, Vegetationszeiten und Perspektiven einsehen. Das Projekt hat gezeigt, dass VR und AR Planungsprozesse transparenter und inklusiver gestalten können. Insbesondere die räumliche Vorstellungskraft wurde bei allen Beteiligten verbessert, was zu mehr Akzeptanz und Verständnis für geplante Veränderungen führte.
Durch den Einsatz von AR-Technologie in Innenstädten kann ein tieferes Verständnis und eine stärkere Identifikation der Bürger mit dem Raum erreicht werden. Die Simulationen und Interaktionen, die “VR-Planning” bietet, zeigen, dass AR helfen kann, abstrakte Konzepte oder Planungsdetails zugänglich und erfahrbar zu machen. Es fungiert an dieser Stelle also als Tool. Die Anwendung setzt hier auf die AR-Superkraft der dimensionalen Sicht: Sie erlaubt den Nutzern Einblicke in alternative Realitäten eines physischen Raums. Damit richtet sie sich auch an die kognitiven Nutzerbedürfnisse, indem sie so Wissen vermittelt. Gleichzeitig öffnet die Anwendung Dialogräume und ermöglicht den Austausch über die geplanten Maßnahmen und bedient damit auch die sozial-interaktiven Bedürfnisse der Nutzer. Die Nutzer erhalten hier einzigartige und exklusive Inhalte, die es ihnen ermöglichen, bekannte Räume neu zu entdecken und zu erleben [s. Erfolgsfaktoren]
→ Städteplanung der Zukunft: mit VR und AR gelingt Partizipation – Fraunhofer IGD
Bildschirmaufnahme der Anwendung eines Users
