Immersion und Presence: Warum sich VR echt anfühlt

Immersion ist das, was die Technik liefert: wie vollständig und überzeugend ein VR-System eure Sinne mit einer künstlichen Welt versorgt. Presence ist das, was dabei in euch passiert, nämlich das Gefühl, tatsächlich an diesem Ort zu sein. Gute Immersion macht Presence wahrscheinlicher, garantiert sie aber nicht.

Wie stark dieses Gefühl werden kann, zeigt ein Experiment der University of North Carolina. Versuchspersonen liefen mit VR-Brille durch einen virtuellen Raum, in dessen Boden ein rund sechs Meter tiefes Loch klaffte. Ihr Puls lag dort im Schnitt gut sechs Schläge pro Minute höher als im harmlosen Nachbarraum, obwohl alle wussten, dass sie auf einem ebenen Laborboden standen. Ein knapp vier Zentimeter hohes Holzbrett unter den Füßen, das die Kante fühlbar machte, verstärkte den Effekt noch einmal messbar.

Was ist Immersion in Virtual Reality?

Immersion ist eine Eigenschaft des Systems, nicht des Menschen. Die Forscher Mel Slater und Sylvia Wilbur haben diese Sicht 1997 geprägt: Wie immersiv eine Technik ist, lässt sich objektiv beschreiben, etwa daran, wie umfassend, umgebend und lebendig sie eine künstliche Umgebung darstellen kann.

Typische Bausteine der Immersion sind:

• Sichtfeld: Wie viel von eurem Blickfeld füllt die virtuelle Welt aus?
• Tracking: Folgt das Bild jeder Kopfbewegung, auch einem Schritt zur Seite? Werden Hände und Füße erfasst?
• Reaktionszeit: Wie schnell passt sich das Bild an, wenn ihr euch bewegt?
• Klang: Kommt ein Geräusch aus der Richtung, in der ihr seine Quelle seht?
• Weitere Sinne: Spürt ihr Berührungen, Vibrationen oder eine Kante unter dem Fuß?

Wichtig ist: Immersion ist eine Skala. Ein System ist nicht „immersiv“ oder „nicht immersiv“, sondern mehr oder weniger. Ein Spiel auf dem Handy liegt am unteren Ende, eine VR-Brille mit Kopf- und Körpertracking deutlich weiter oben. Wie die einzelnen Bausteine technisch funktionieren, erklären wir ausführlich im Artikel Wie funktioniert Virtual Reality?

Was ist Presence und wie unterscheidet sie sich von Immersion?

Presence ist das subjektive Gefühl, an einem dargestellten Ort zu sein, obwohl ihr wisst, dass ihr es nicht seid. Slater und Wilbur beschreiben sie als Bewusstseinszustand, der mit Immersion einhergehen kann, aber nicht muss. Zwei Menschen können mit derselben Brille in derselben Welt stehen, und nur einer von beiden „ist dort“.

2009 hat Slater dieses Gefühl in zwei Bausteine zerlegt, die die Forschung bis heute prägen:

1. Ortsillusion (Place Illusion): das Gefühl, da zu sein. Sie hängt davon ab, ob die Welt so auf eure Körperbewegungen reagiert, wie es die echte Welt tun würde. Ihr beugt euch vor, und der Blick über die Kante verändert sich passend. Ihr dreht den Kopf, und der Raum bleibt stehen.
2. Plausibilitätsillusion (Plausibility Illusion): das Gefühl, dass das, was passiert, wirklich passiert. Dafür müssen Ereignisse auf euch reagieren, euch direkt betreffen und zu dem passen, was ihr in dieser Situation erwarten würdet.

Kommen beide zusammen, verhalten sich Menschen in VR erstaunlich realistisch. Sie weichen aus, zucken zurück, bekommen Herzklopfen, obwohl ihnen die ganze Zeit klar ist, dass nichts davon echt ist.

	Immersion	Ortsillusion	Plausibilitätsillusion
Was ist das?	Eigenschaft der Technik	Gefühl: „Ich bin hier“	Gefühl: „Das passiert wirklich“
Wovon hängt es ab?	Sichtfeld, Tracking, Klang, Haptik	Ob die Welt richtig auf Körperbewegungen reagiert	Ob Ereignisse auf euch reagieren und glaubwürdig sind
Wie misst man es?	Technisch, am Gerät	Fragebögen, Verhalten, Körpersignale	Fragebögen, Verhalten, Körpersignale
Typische Störung	Kleines Sichtfeld, Verzögerung	Ruckeln, Kabel, eine echte Wand im Weg	Figuren, die euch ignorieren

Welche Reize überzeugen das Gehirn?

Das Gehirn gleicht ständig ab, ob die Signale der verschiedenen Sinne zusammenpassen. Je mehr Kanäle eine VR-Welt stimmig bedient, desto weniger Anlass hat es, Zweifel anzumelden. Fünf Reize spielen dabei eine besondere Rolle.

Der eigene Körper

Wer an sich herunterschaut und nichts sieht, schwebt als körperloses Auge durch die Welt. In einer Studie von 1999 um Martin Usoh, an der auch Slater beteiligt war, hing die Präsenz am stärksten davon ab, wie sehr sich die Versuchspersonen mit ihrem virtuellen Körper identifizierten. Die Autoren schlossen daraus, dass sich viel gewinnen lässt, wenn alle Gliedmaßen erfasst werden. In ihrem Aufbau bewegte sich nur die rechte Hand mit. Die schlaffe linke Hand und die unbewegten Füße beschrieben die Forscher selbst als irritierend.

Bewegung, die passt

Macht ihr einen Schritt, muss die Welt genau diesen Schritt mitgehen. In derselben Studie bewerteten Menschen, die sich durch echtes Gehen fortbewegten, das als deutlich einfacher und natürlicher als jene, die per Knopfdruck über den Boden „flogen“. Auch beim Gefühl, dort zu sein, lagen die Gehenden vorn; der größte Abstand bestand zwischen den Fliegern und allen anderen. Warum das bei großen VR-Flächen so wichtig ist, lest ihr in unserem Artikel über Free-Roam-VR.

Die Hände

Hände sind unser wichtigstes Werkzeug. Greift ihr nach etwas und die virtuelle Hand folgt exakt, bestätigt das die Illusion mit jeder Bewegung neu. Hinkt sie hinterher oder fehlt sie ganz, fällt das schnell auf.

Der Klang

Geräusche verraten, wo etwas ist, auch hinter eurem Rücken. Passt die Richtung eines Klangs nicht zum Bild, stört das. Usoh und Kollegen berichten, dass Versuchspersonen aus der Illusion fielen, wenn die Stimme der Versuchsleitung aus einer Richtung kam, in der virtuell niemand stand. Auch Geräusche aus dem echten Labor wurden als Störfaktor genannt.

Berührung und Haptik

Was ihr seht, wollt ihr auch spüren. Das Holzbrett aus dem Grubenexperiment ist das klassische Beispiel: eine simple, unbewegliche Kante, die der Fuß genau dort ertastet, wo das Auge eine Kante sieht. Fachleute nennen das passive Haptik. Mit dem Brett fielen Pulsanstieg und Verhaltensreaktionen der Versuchspersonen messbar stärker aus als ohne.

Andere Menschen

Eine Welt wirkt dann plausibel, wenn sie auf euch reagiert. Slater und Kollegen beschreiben 2022 das Gefühl, mit anderen zusammen an einem Ort zu sein, als Kopräsenz. Sie entsteht, wenn Ortsillusion, Plausibilität und Körpergefühl funktionieren, und zwar unabhängig davon, ob ein Avatar von einem Menschen oder einem Programm gesteuert wird. Figuren, die durch euch hindurchschauen, untergraben die Plausibilität dagegen, selbst wenn die Umgebung perfekt aussieht.

Was zeigt die Gummihand-Illusion?

Die Gummihand-Illusion ist ein Experiment, bei dem Menschen eine Gummihand als Teil ihres eigenen Körpers empfinden. Matthew Botvinick und Jonathan Cohen haben es 1998 in der Fachzeitschrift Nature beschrieben. Der Aufbau ist verblüffend einfach:

1. Die linke Hand der Versuchsperson liegt hinter einem Sichtschutz.
2. Vor ihr liegt eine Gummihand, auf die sie schauen soll.
3. Mit zwei Pinseln werden echte Hand und Gummihand gleichzeitig und möglichst gleich gestrichen.

Nach zehn Minuten berichteten die Teilnehmenden, sie spürten die Berührung dort, wo sie den Pinsel sahen: an der Gummihand. Acht der zehn Teilnehmenden gaben an, die Gummihand habe sich angefühlt wie ihre eigene.

Entscheidend ist der Gleichtakt. Das Gehirn verknüpft, was es gleichzeitig sieht und fühlt, und schlägt die Gummihand dem eigenen Körper zu. Für VR ist das die Kernlektion: Das Gehirn braucht keinen perfekten Körper, sondern stimmige Signale.

Dass das auch mit einem ganzen virtuellen Körper funktioniert, zeigten Slater und Kollegen 2010. Männliche Versuchspersonen sahen aus der Ich-Perspektive einen lebensgroßen virtuellen Frauenkörper an der Stelle ihres eigenen und empfanden ihn als ihren. Wurde dieser Körper in der Szene bedroht, verlangsamte sich ihr Herzschlag, ein bekanntes körperliches Stresssignal. Am wichtigsten war dabei die Ich-Perspektive; synchrone Berührung spielte eine kleinere Rolle als erwartet.

Warum reagiert der Körper, obwohl der Kopf es besser weiß?

Presence entsteht nicht durch Überzeugung, sondern durch Wahrnehmung. Slater betont, dass die Menschen in seinen Experimenten jederzeit wissen, dass sie nicht wirklich dort sind und dass nichts wirklich geschieht. Trotzdem reagieren sie, als wäre es so.

Besonders gut sieht man das an der virtuellen Grube, die Forscher aus London und North Carolina Ende der 1990er-Jahre bauten. Wer den Raum betrat, stand auf einem 70 Zentimeter breiten Sims, sechs Meter über einem virtuellen Wohnzimmer. Die Forscher führten die Szene über 200 Menschen vor. Einige weigerten sich, den Raum überhaupt zu betreten, viele wollten nicht über die Grube laufen. Wer es tat, brauchte dafür sichtbar Überwindung, selbst nach mehreren Durchgängen. Die Autoren erklären das so: Die Teilnehmenden wussten zwar, dass sie in einer Simulation waren, doch das visuelle System löste trotzdem angeborene Reaktionen aus.

Für euch heißt das: Ihr müsst nichts glauben, damit VR wirkt. Es reicht, dass eure Sinne genug stimmige Hinweise bekommen.

Was zerstört Presence?

Ein Bruch der Präsenz, in der Forschung „Break in Presence“, ist der Moment, in dem die reale Welt plötzlich wieder durchschlägt. Typische Auslöser aus den Studien:

• Kabel: In der Studie von 1999 nannten rund 30 Prozent der Teilnehmenden die Kabel als Störfaktor. Die Grubenforscher von 2002 bezeichneten sie sogar als größte Ursache für solche Brüche.
• Ruckeln: Im Grubenexperiment stieg die gemessene Präsenz von 15 über 20 bis 30 Bilder pro Sekunde an.
• Falsche Geräusche: Stimmen ohne sichtbare Quelle und Lärm aus dem echten Raum.
• Eine Welt, die nicht reagiert: Figuren, die euch ignorieren, oder Gegenstände, die sich nicht so verhalten, wie ihr es erwartet.
• Zusammenstöße: eine echte Wand, die in der virtuellen Welt nicht existiert.

Slater und Kollegen beobachten dabei einen spannenden Unterschied. Das Gefühl, an einem Ort zu sein, stellt sich nach einem Bruch meist schnell wieder ein. Ist dagegen die Plausibilität einmal weg, kommt sie nicht ohne Weiteres zurück. Wer einmal gemerkt hat, dass eine Figur nur stur ihr Programm abspult, sieht sie danach mit anderen Augen.

Wie fühlt sich das in einem Sandbox-VR-Erlebnis an?

In unseren Sandbox-VR-Stores kommen mehrere dieser Bausteine zusammen. Ihr tragt ein Headset und dazu Motion-Capture-Tracker an Händen und Füßen. Dadurch bewegt sich euer Avatar eins zu eins mit, auch die Beine, wenn ihr an euch herunterschaut. Eine haptische Weste gibt euch zusätzlich Rückmeldung über den Körper. Ihr lauft frei durch den Raum, statt per Stick zu steuern, und seht eure Mitspieler als Avatare neben euch. Gespielt wird in Gruppen von zwei bis sechs Personen, alle gleichzeitig.

Damit sind gleich mehrere Hebel aus der Forschung abgedeckt: ein eigener Körper, echte Schritte, Haptik und Menschen, die auf euch reagieren. Welche Welt euch reizt, ob Piraten in The Curse of Davy Jones oder etwas ganz anderes, seht ihr in der Übersicht aller Erlebnisse.

Wo liegen die Grenzen von Immersion und Presence?

So überzeugend gute VR sein kann, sie hat klare Grenzen:

• Nicht alle Sinne: Gerüche, Temperatur oder das Gewicht von Gegenständen bilden die meisten VR-Systeme nicht oder nur ansatzweise ab.
• Gewöhnung: Im Grubenexperiment wurden Pulsreaktion und berichtete Präsenz mit jedem weiteren Durchgang schwächer. Ganz verschwanden sie aber auch nach zwölf Durchgängen nicht.
• Menschen sind verschieden: In der Studie von 1999 berichteten Teilnehmende, die viel Computerspiele spielten, im Schnitt von weniger Präsenz. Wer schon viel gesehen hat, ist schwerer zu beeindrucken.
• Presence ist nicht automatisch Spaß: Wer stark „dort“ ist, empfindet auch Gruseliges intensiver. Deshalb haben Erlebnisse Altersangaben; die meisten Sandbox-VR-Welten sind ab 8 Jahren, einzelne ab 12 oder 16.
• Gesundheit: Bei Vorerkrankungen wie Epilepsie oder Herzproblemen und in der Schwangerschaft solltet ihr vorher ärztlichen Rat einholen und die Hinweise vor Ort beachten. Wem in VR leicht flau wird, findet Tipps in unserem Artikel zu VR-Übelkeit.

Kurz gesagt: Was macht VR glaubwürdig?

Immersion ist die Bühne, Presence das, was ihr darauf erlebt. Das Gehirn lässt sich weniger von gestochen scharfer Grafik überzeugen als von stimmigen Signalen: einem Körper, der sich mitbewegt, Schritten, die zur Welt passen, Klang aus der richtigen Richtung, einer Kante, die man fühlt, und Menschen, die reagieren. Die Gummihand zeigt, wie wenig dafür nötig ist. Die virtuelle Grube zeigt, wie stark der Körper antwortet, obwohl der Kopf es besser weiß.