تحديد مواقع الواقع الافتراضي وتتبع الرأس في HTC vive و Oculus rift و PlayStation.

يمكن لتقنية تحديد المواقع الداخلية VR تحديد موقع سماعة VR والتعامل مع أجهزة VR مثل VIVE Tracker في الفضاء. مع جهاز الواقع الافتراضي الفضائي لا يوفر فقط انغماسًا أفضل ، سيتم تقليل الإحساس الناتج بالدوار بشكل كبير ، ويمكن أن تصبح الشاشة بأكملها حقيقة ، والعالم يتحرك حقًا وفقًا لتحركاتنا. تعد تقنية الموقع الداخلي مهمة جدًا لأجهزة الواقع الافتراضي لسطح المكتب VR.

HTC vive “Lighthouse” هي تقنية تحديد المواقع بالليزر ، وتعتبر Oculus Rift و Sony PlayStation VR تقنية تحديد المواقع البصرية. Oculus Rift هي تقنية بصرية نشطة تعمل بالأشعة تحت الحمراء ، كما أن Sony PlayStation VR هي تقنية بصرية نشطة للضوء المرئي.

تقنية تحديد المواقع الداخلية Lighthouse من HTC Vive.

تقنية تحديد المواقع في الأماكن المغلقة Lighthouse من HTC هي تقنية لتحديد المواقع بالمسح بالليزرعن طريق الليزر وأجهزة الاستشعار الحساسة للضوء لتحديد موقع الأجسام المتحركة. يتم وضع اثنين من بواعث الليزر قطريًا لتشكيل منطقة مستطيلة ذات حجم قابل للتعديل. ينبعث شعاع الليزر من صفين من مصابيح LED الثابتة داخل جهاز الإرسال ، ست مرات في الثانية. يحتوي كل باعث ليزر على وحدتي مسح ، والتي تقوم على التوالي بنقل المسح بالليزر ومساحة تحديد المواقع إلى مساحة تحديد المواقع بدورها في اتجاهات أفقية ورأسية.

تحتوي رؤوس ومقابض HTC Vive على أكثر من 70 مستشعرًا للضوء. من خلال حساب الوقت اللازم لاستقبال الليزر لحساب الموضع الدقيق للمستشعر بالنسبة لباعث الليزر ، يمكن اكتشاف موضع واتجاه الرأس المرئي بواسطة أجهزة استشعار ضوئية متعددة. تحتاج إلى التوضيح هنا ، تقنية تحديد المواقع بالليزر HTC Vive المستخدمة في عملية تحديد موقع معرف مستشعر حساس للضوء مع البيانات التي يتلقاها في نفس الوقت التي يتم تمريرها إلى وحدة الحوسبة ، مما يعني أن وحدة الحوسبة يمكنها التمييز مباشرة بين أجهزة الاستشعار المختلفة الحساسة للضوء ، وبالتالي تم أخيرًا بناء نموذج ثلاثي الأبعاد للرأس والمقبض ، بناءً على موضع كل مستشعر ضوء مثبت على الرأس والمقبض بالإضافة إلى معلومات أخرى.

تقنية تحديد المواقع بالليزر بتكلفة منخفضة ودقة عالية في تحديد المواقع ومعالجة موزعة ومزايا أخرى ، وتقريباً بدون تأخير ، لا تخشى الحظر ، حتى لو كان المقبض الموجود على الظهر أو المنشعب لا يزال بإمكانه الالتقاط. يمكن القول أن تقنية تحديد المواقع بالليزر يمكنها تحقيق تحديد المواقع في الأماكن المغلقة بدقة عالية وسرعة رد فعل عالية مع تجنب عيوب التعقيد العالي وتكلفة المعدات العالية وسرعة الحوسبة البطيئة والتأثر بسهولة بالضوء الطبيعي بناءً على تقنية معالجة الصور. بالإضافة إلى ذلك ، مقارنة بالمنتجين الآخرين ، يمكن لـ HTC Vive السماح للمستخدمين بتنفيذ أنشطة في مساحة معينة ، ويكون المستخدم محدودًا ، ويمكنه التكيف مع الحاجة إلى تحريك اللعبة. ومع ذلك ، نظرًا لقاعدة إطلاق الليزر HTC Vive ، فإن استخدام التحكم الميكانيكي للتحكم في مساحة تحديد موقع المسح بالليزر ، والتحكم الميكانيكي نفسه ، هناك مشاكل في الاستقرار وضعف المتانة ، نتيجة لاستقرار HTC Vive والمتانة بشكل أسوأ قليلاً .

تقنية تحديد المواقع Oculus Rift

يستخدم Oculus Rift تقنية تحديد المواقع البصرية النشطة.

قد تعرف معرفة مستخدم Oculus Rift أن أجهزة Oculus Rift تخفي بعضًا من ضوء الأشعة تحت الحمراء (أي العلامات) التي تنبعث منها الأشعة تحت الحمراء وتلتقط بكاميرتين تعمل بالأشعة تحت الحمراء في الوقت الفعلي. يتم تثبيت ما يسمى بكاميرا الأشعة تحت الحمراء في مرشح الأشعة تحت الحمراء خارج الكاميرا ، لذلك يمكن للكاميرا فقط التقاط الرأس والمقبض (Oculus touch) على ضوء الأشعة تحت الحمراء لتصفية الرأس والمقبض حول إشارة الضوء المرئي لتحسين صورة الحرف تزيد نسبة الضوضاء من متانة النظام.

بعد الحصول على صورة الأشعة تحت الحمراء ، يتم إرسال الصور التي تم جمعها بواسطة الكاميرتين من زوايا مختلفة إلى وحدة الحوسبة ، ويتم تصفية المعلومات غير المرغوب فيها بواسطة الخوارزمية المرئية للحصول على موضع ضوء الأشعة تحت الحمراء.

إعادة استخدام خوارزمية PnP ، أي استخدام أربعة ضوء الأشعة تحت الحمراء غير متحد المستوى على معلومات موقع الجهاز ، يمكن أن تكون النقاط الأربع لمعلومات الصورة هي الجهاز الأخير في نظام إحداثيات الكاميرا ، بما يلائم النموذج ثلاثي الأبعاد للجهاز ، وبالتالي مراقبة حركات رأس اللاعب ويده في الوقت الفعلي. ما يجب شرحه هنا هو أنه إذا كنت تريد معرفة معلومات الموقع الخاصة بمصابيح الأشعة تحت الحمراء المختلفة على الجهاز ، فيجب أن تكون قادرًا على التمييز بين مصابيح الأشعة تحت الحمراء المختلفة ، والحلول المحددة هي كما يلي:

يخبر معرّف الكاميرا عن طريق وميض مصباح الأشعة تحت الحمراء. من خلال التحكم في تردد مصراع الكاميرا وتردد وميض كل LED ، يمكنك التحكم في حجم صورة كل مصباح بالأشعة تحت الحمراء على الصورة ، ثم استخدام صورة 10 إطارات لكل نقطة في تغييرات حجم الصورة ذات 10 إطارات لتحديد مؤشر LED رقم المعرف المقابل للمصباح الكهربائي ، وبعد ذلك وفقًا لرقم المعرف ، يمكنك معرفة موقع ضوء الأشعة تحت الحمراء على معلومات الجهاز.

بالإضافة إلى ذلك ، تم تجهيز Oculus Rift بجهاز استشعار من تسعة محاور يستخدم مستشعر تسعة محاور لحساب الموضع المكاني للجهاز عند حجب أو تشويش تحديد الموقع البصري بالأشعة تحت الحمراء. نظرًا للانحراف الصفري الواضح وانحراف المحاور التسعة ، يمكن لنظام تحديد المواقع البصري بالأشعة تحت الحمراء أيضًا استخدام معلومات تحديد الموقع التي تم الحصول عليها لمعايرة المعلومات التي تم الحصول عليها بواسطة المحاور التسعة عندما يعمل نظام تحديد المواقع البصري بالأشعة تحت الحمراء بشكل طبيعي ، بحيث يعمل نظام تحديد المواقع البصري بالأشعة تحت الحمراء و المحاور التسعة تعوض بعضها البعض.

بصريات Oculus Rift النشطة بالأشعة تحت الحمراء + نظام تحديد المواقع ذي تسعة محاور بدقة عالية ومقاومة قوية للحجب. نظرًا لسرعة التصوير العالية للكاميرات المستخدمة ، ولأن هذه الأنظمة يمكنها دائمًا الحصول على إحداثيات الموقع المطلق للعلامة في المساحة الحالية ، فلا يوجد خطأ تراكمي.

ومع ذلك ، نظرًا للعرض المحدود للكاميرا ، فإن النطاق المحدود من المنتجات المتاحة يحد من وصول المستخدم إلى حد كبير ، مما يجعل من المستحيل استخدام Oculus Rift للعب ألعاب الواقع الافتراضي التي تتطلب مجموعة واسعة من الأنشطة مثل المشي. لذلك ، على الرغم من أن Oculus Rift يمكن أن يدعم تحديد المواقع المتزامن لأهداف متعددة ، إلا أن عدد الأهداف لا يمكن أن يكون أكثر من اللازم ، وعادة لا يزيد عن اثنين.

تقنية تحديد المواقع Playstation VR

يستخدم PlayStation VR تقنية تحديد المواقع البصرية النشطة.

يستخدم جهاز PlayStation VR كاميرا حساسة للجسم وكائن مضاء بالألوان مشابه لـ PS Move السابق لتتبع موضع رأس الإنسان وأدوات التحكم. سيضع الرأس والمقبض كرة أضواء LED ، كل مقبض ، رأس مثبت على كل منهما. يمكن لكرات الإضاءة LED هذه أن تبعث الضوء الخاص بها ، وكرة ضوئية مختلفة تصدر عن ضوء ألوان مختلفة ، بحيث يمكن أن يكون تصوير الكاميرا ، والكرة الضوئية وبيئة الخلفية ، بين كل كرة تمييزًا جيدًا للغاية.

استخدم PS3 في الأصل كاميرا واحدة ، عن طريق حساب نصف قطر الكرة في الصورة لحساب موضع الكرة بالنسبة للكاميرا ، وفي النهاية تحديد المقبض وموضع الرأس. ومع ذلك ، فإن دقة تحديد موضع الكاميرا الفردية ليست عالية ، والقوة ليست قوية ، وفي بعض الأحيان يتم تحديد البيئة على أنها مقبض كائن ملون ، وأحيانًا لا يعمل ضوء الشمس القوي. لذلك ، يستخدم PS4 كاميرا حسية جسدية ، أي كاميرا ثنائية العدسة ، استخدام صورتين التقطتهما الكاميرا لحساب الإحداثيات ثلاثية الأبعاد لمساحة الكرة. مبدأ محدد: من الناحية النظرية ، لنقطة في الفضاء ثلاثي الأبعاد ، طالما أن هذه النقطة يمكن رؤيتها بواسطة كاميرتين في نفس الوقت ، الكاميرتان في نفس الوقت وفقًا للصورة والمعلمات المقابلة ، يمكنك تحديد النقطة الزمنية في معلومات موقع الفضاء ثلاثي الأبعاد ، كما هو موضح أدناه:

بعد استخدام الكاميرا الحسية الجسدية ، تم تحسين دقة تحديد المواقع PS4 والمتانة بشكل كبير.
حدد إحداثيات ثلاثية الأبعاد جيدة ، أي x ، y ، z ثلاث درجات من الحرية ، تستخدم سلسلة PS تسعة لحساب درجات الحرية الثلاث الأخرى ، وحرية الدوران. وبالتالي ، يتم الحصول على ست درجات من الحرية ويتم تحديد الموقف المكاني وموقف المقبض.

من خلال الوصف أعلاه يمكننا أن نعرف أن PS يمكن أن تدعم أهدافًا متعددة تقع في وقت واحد ، وبألوان مختلفة للتمييز. ومع ذلك ، بسبب ضعف PS المضاد للمأوى ، بمجرد استخدام انسدادات متعددة مع بعضها البعض ، تأثر الوضع على الفور. وبسبب النطاق المحدود للكاميرا ثنائية العينين ، فإن PS mobile محدود ، ومتاح فقط في نطاق نشاط الكاميرا ، ويجلس بشكل أساسي فقط أمام الكمبيوتر. على الرغم من أن PS4 تستخدم حاليًا كاميرا مجهر ، ولكنها لا تزال تستخدم موضع الضوء المرئي ، إلا أنها تتأثر بسهولة بلون الخلفية. بالإضافة إلى ذلك ، وفقًا لنتائج تجربة المستخدم التي تنعكس في حالة التقاط الحركة الأسرع ، لا يمكن للكاميرا مواكبة المشكلة.
أخيرًا ، يمكننا مقارنة الجدول التالي لمعرفة مزايا وعيوب تقنية تحديد موضع المنتجات الثلاثة.