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.

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.

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.

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

Anker (Spatial Anchors / Raumanker)

Digitale Referenzpunkte in der Softwarearchitektur, die an exakten Koordinaten der realen Welt fixiert werden. Sie verknüpfen die Position eines virtuellen Assets mit den Trackingdaten der Umgebung, sodass das Objekt auch nach dem Neustart der Anwendung stabil am selben Ort verbleibt.

AR (Augmented Reality / Erweiterte Realität)

Die computergestützte Erweiterung der realen Welt durch das Einblenden digitaler Informationen oder Objekte (wie 3D-Modelle oder Texte). Die physische Umgebung bleibt dabei stets sichtbar und bildet das primäre Fundament der Wahrnehmung.

Billboarding (Chroma-Keyed Billboards)

Eine visuelle Technik, bei der ein zweidimensionales Element (z. B. ein vor einem Greenscreen aufgenommenes Video einer realen Person) so programmiert wird, dass es sich kontinuierlich mit der Blickrichtung des Nutzers mitdreht. Es entsteht die optische Illusion eines echten 3D-Hologramms.

Cloud Anchors / Shared Spatial Anchors

Die netzwerkbasierte Weiterentwicklung lokaler Raumanker. Sie werden auf einem zentralen Server gespeichert, sodass mehrere HMDs simultan auf dieselben Koordinatenreferenzen zugreifen können. Dies bildet die technische Grundlage für synchrone Multi-User-Erlebnisse im selben Raum.

Cognitive Load (Kognitive Belastung)

Das Ausmaß der Arbeitsgedächtniskapazität, das für die Bewältigung einer Aufgabe benötigt wird. XR-Anwendungen müssen den Cognitive Load durch aufgeräumte Schnittstellen und intuitive Abläufe minimieren, um mentale Erschöpfung und Desorientierung zu verhindern.

Cyber-Sickness (Virtuelle Bewegungskrankheit)

Ein medizinisches Phänomen, das durch sensorische Konflikte bei der Nutzung von HMDs ausgelöst werden kann – etwa wenn das Auge eine Bewegung registriert, das Innenohr (Gleichgewichtssinn) jedoch Stillstand meldet. Symptome sind Schwindel und Übelkeit, denen durch eine optimierte UX und stabile Frameraten entgegengewirkt wird.

Data-driven Design (Datengetriebene Softwarearchitektur)

Ein Software-Entwurfsmuster, bei dem Programmlogik und Inhalte strikt voneinander getrennt sind. Neue Assets oder Funktionen werden nicht fest im Quellcode verankert, sondern flexibel über externe Datentabellen eingepflegt, was eine modulare Skalierung erlaubt.

HMD (Head-Mounted Display)

Das visuelle Ausgabegerät (oft als XR-, VR- oder AR-Brille bezeichnet), das direkt am Kopf getragen wird. Es kombiniert hochauflösende Displays, Linsen und Sensoren, um Bewegungen im Raum präzise zu erfassen und die virtuelle Perspektive in Echtzeit anzupassen.

In-situ-Authoring (Lokationsbasierte Inhaltserstellung)

Die Praxis, digitale Inhalte direkt am realen Ort ihres späteren Einsatzes zu erstellen, zu platzieren und zu modifizieren. Dies ermöglicht Creatoren eine präzise Anpassung an die physische Umgebung ohne den permanenten Wechsel zum Desktop-Arbeitsplatz.

MR (Mixed Reality / Gemischte Realität)

Ein fortgeschrittenes Paradigma innerhalb des XR-Spektrums, bei dem physische und digitale Elemente nicht nur koexistieren, sondern in Echtzeit dynamisch miteinander interagieren. Virtuelle Objekte verhalten sich physikalisch korrekt im realen Raum und können beispielsweise von realen Gegenständen verdeckt werden.

Occlusion (Visuelle Verdeckung)

Ein Rendering-Verfahren, das berechnet, ob reale Objekte (z. B. eine Säule) vor virtuellen Objekten liegen. Ist dies der Fall, wird das digitale Asset an den entsprechenden Stellen verdeckt dargestellt, was für eine korrekte räumliche Tiefenwahrnehmung sorgt.

Optisches See-Through vs. Video-Passthrough

Die zwei primären visuellen Verfahren bei HMDs. Beim Optischen See-Through blickt der User durch transparente Displays direkt auf die Realität, während digitale Inhalte eingespiegelt werden. Beim Video-Passthrough filmen externe Kameras die Umgebung und projizieren dieses Videobild digital auf blickdichte, interne Displays, was eine lückenlose Pixel-Manipulation der echten Welt erlaubt.

Photogrammetrie

Ein softwarebasiertes Mess- und Erfassungsverfahren zur dreidimensionalen Rekonstruktion von Objekten. Durch das systematische Fotografieren eines physischen Gegenstands aus verschiedenen Winkeln wird aus den Bildüberlappungen ein fotorealistisches 3D-Modell inklusive Textur berechnet.

Radialmenü / Ringmenü

Ein kreisförmig um den Controller angeordnetes Benutzeroberflächen-Element. Da alle Auswahlpunkte den gleichen Abstand zum Ausgangspunkt haben, wird die erforderliche Handbewegung minimiert. Es erlaubt über das Release-to-select-Verfahren eine hocheffiziente Bedienung.

Raycasting (Virtueller Laserstrahl)

Eine fundamentale Interaktionsmethode im dreidimensionalen Raum. Das System projiziert einen mathematischen Strahl vom Controller in Blickrichtung. Trifft dieser Strahl ein virtuelles Objekt, wird eine Kollision registriert, um das Asset auszuwählen, zu verschieben oder zu editieren.

Serialisierung & Deserialisierung

Prozesse der Datenverwaltung. Bei der Serialisierung wird der Zustand von Objekten aus dem Arbeitsspeicher in ein speicherbares Dateiformat (z. B. JSON) übersetzt. Die Deserialisierung liest diese Datei beim App-Start wieder aus, um die Objekte exakt im Raum zu reconstruieren.

Spatial Computing (Räumliche Datenverarbeitung)

Ein übergeordnetes technologisches Konzept, bei dem die Interaktion mit Computern und Daten direkt im dreidimensionalen, physischen Raum stattfindet, anstatt an flache Bildschirme gebunden zu sein. Es verbindet XR, Sensorik und künstliche Intelligenz, um digitale Prozesse nahtlos mit der physischen Realität zu verschmelzen.

UI (User Interface / Benutzeroberfläche)

Die visuelle, akustische oder haptische Schnittstelle zwischen Mensch und Software. Im XR-Bereich löst sich das UI von flachen Bildschirmen und manifestiert sich als dreidimensionales, räumliches Interface (Spatial UI) direkt in der Umgebung.

UUID (Universally Unique Identifier)

Eine standardisierte, 128-Bit lange Identifikationsnummer, die in verteilten Systemen verwendet wird. In ARIZON stellt die UUID sicher, dass jeder erzeugte Spatial Anchor eine weltweit einzigartige Kennung besitzt, wodurch Verwechslungen beim Speichern und Laden ausgeschlossen werden.

UX (User Experience / Nutzungserlebnis)

Das ganzheitliche Erlebnis einer Person bei der Interaktion mit einem System. In XR umfasst die UX neben der reinen Bedienbarkeit (Usability) auch ergonomische Aspekte, da visuelle Verzögerungen oder unlogische Abläufe direkt das physische Wohlbefinden beeinflussen können.

VPS (Visual Positioning System)

Ein meist cloudbasiertes Lokalisierungssystem für den Außen- und Innenbereich. Es analysiert die Live-Kamerabilder eines HMDs und gleicht markante visuelle Merkmale mit einem zuvor erstellten 3D-Scan (einer Punktwolke) der Umgebung ab. Dies ermöglicht eine zentimetergenaue Positionierung im urbanen Raum, wo GPS oft versagt.

VR (Virtual Reality / Virtuelle Realität)

Eine Technologie, bei der die physische Umwelt der Nutzenden vollständig ausgeblendet und durch eine computergenerierte, dreidimensionale Umgebung ersetzt wird. Diese visuelle Isolation ermöglicht eine maximale Immersion, sodass Anwendende das psychologische Gefühl entwickeln, real in der virtuellen Welt präsent zu sein.

XR (Extended Reality / Erweiterte Realität)

Der übergeordnete Dachbegriff für alle immersiven Technologien, die die reale Welt mit digitalen Inhalten erweitern oder sie vollständig ersetzen. XR umfasst die spezifischen Ausprägungen Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR) und Mixed Reality (MR). Die Übergänge innerhalb dieses Spektrums sind fließend.