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

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

HTC vive "Lighthouse" هي تقنية تحديد المواقع بالليزر، وOculus Rift وSony PlayStation VR هي تقنية تحديد المواقع البصرية. Oculus Rift هي التقنية البصرية النشطة بالأشعة تحت الحمراء، وSony PlayStation VR هي التقنية الضوئية النشطة للضوء المرئي.

تقنية تحديد المواقع الداخلية Lighthouse من HTC Vive.

تقنية تحديد المواقع الداخلية Lighthouse من HTC هي تقنية تحديد المواقع بالمسح الضوئي بالليزر، بواسطة أجهزة استشعار بالليزر وحساسة للضوء لتحديد موقع الأجسام المتحركة. يتم وضع اثنين من بواعث الليزر بشكل قطري 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 تنقل على التوالي مسح الليزر ومساحة تحديد الموقع إلى مساحة تحديد الموقع بدورها في الاتجاهين الأفقي والرأسي.

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

تكنولوجيا تحديد المواقع بالليزر بتكلفة منخفضة ودقة عالية لتحديد المواقع والمعالجة الموزعة والمزايا الأخرى، وبدون تأخير تقريبًا، لا تخشى الحجب، حتى لو كان المقبض الموجود على الظهر أو المنشعب لا يزال من الممكن التقاطه. يمكن القول أن تقنية تحديد المواقع بالليزر يمكن أن تحقق 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 استنادًا إلى تقنية معالجة الصور. بالإضافة إلى ذلك، بالمقارنة مع المنتجين الآخرين، يمكن أن يسمح HTC Vive للمستخدمين بتنفيذ الأنشطة في مساحة معينة، ويكون المستخدم محدودًا، ويمكنه التكيف مع الحاجة إلى تحريك اللعبة. ومع ذلك، نظرًا لأن محطة إطلاق الليزر HTC Vive الأساسية تستخدم التحكم الميكانيكي للتحكم في مساحة تحديد موضع المسح بالليزر، والتحكم الميكانيكي نفسه، هناك مشاكل في الاستقرار وضعف المتانة، نتيجة لاستقرار ومتانة HTC Vive الأسوأ قليلاً .

تقنية تحديد المواقع Oculus Rift

يستخدم Oculus Rift تقنية تحديد المواقع البصرية النشطة.

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

بعد الحصول على صورة الأشعة تحت الحمراء، يتم نقل الصور المجمعة 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 مصابيح بالأشعة تحت الحمراء غير متحدة المستوى على معلومات موقع الجهاز، يمكن أن تكون النقاط الأربع لمعلومات الصورة هي الجهاز الأخير في نظام إحداثيات الكاميرا، الذي يناسب النموذج ثلاثي الأبعاد للجهاز، وبالتالي مراقبة رأس اللاعب وحركات يده في الوقت الحقيقي. ما يجب توضيحه هنا هو أنه إذا كنت تريد معرفة معلومات موقع مصابيح الأشعة تحت الحمراء المختلفة على الجهاز، فيجب أن تكون قادرًا على التمييز بين مصابيح الأشعة تحت الحمراء المختلفة، والحلول المحددة هي كما يلي:

فهو يخبرنا بمعرف الكاميرا عن طريق وميض مصباح الأشعة تحت الحمراء. من خلال التحكم في تردد غالق الكاميرا وتردد الوميض لكل مؤشر LED، يمكنك التحكم في حجم صورة كل مصباح الأشعة تحت الحمراء في الصورة، ثم استخدام الصورة ذات 10 إطارات لكل نقطة في تغيرات حجم الصورة ذات 10 إطارات لتحديد 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 بمستشعر ذو تسعة محاور يستخدم المستشعر ذو تسعة محاور لحساب الموقع المكاني للجهاز عندما يكون تحديد المواقع البصري بالأشعة تحت الحمراء محجوبًا أو غير واضح. نظرًا للتحيز الصفري الواضح والانحراف للمحاور التسعة، يمكن لنظام تحديد المواقع البصري بالأشعة تحت الحمراء أيضًا استخدام معلومات تحديد المواقع 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 يتم تحديد المواقع البصرية بالأشعة تحت الحمراء و المحاور التسعة تعوض بعضها البعض.

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

ومع ذلك، ونظرًا لمحدودية عرض الكاميرا، فإن المجموعة المحدودة من المنتجات المتاحة تحد من وصول المستخدم إلى حد كبير، مما يجعل من المستحيل استخدام Oculus Rift لممارسة ألعاب الواقع الافتراضي التي تتطلب مجموعة واسعة من الأنشطة مثل المشي. لذلك، على الرغم من أن Oculus Rift يمكن أن يدعم تحديد المواقع المتزامنة لأهداف متعددة، إلا أن عدد الأهداف لا يمكن أن يكون أكثر من اللازم، وعادة لا يزيد عن اثنين.

تقنية تحديد المواقع للبلاي ستيشن VR

يستخدم PlayStation VR تقنية تحديد المواقع البصرية النشطة المرئية.

يستخدم جهاز PlayStation VR كاميرا حسية للجسم وجسمًا مضاءًا بالألوان مشابهًا لجهاز PS Move السابق لتتبع موضع رأس الإنسان وعناصر التحكم. سيضع الرأس والمقبض كرة أضواء LED، كل مقبض، مثبت الرأس على كل واحد. يمكن لهذه الكرات الضوئية LED أن تنبعث منها ضوءها الخاص، وكرة ضوئية مختلفة صادرة عن ضوء بألوان مختلفة، بحيث يمكن أن يكون تصوير الكاميرا، والكرة الضوئية وبيئة الخلفية، بين كل كرة تمييزًا جيدًا جدًا.

استخدم PS3 في الأصل كاميرا واحدة، عن طريق حساب نصف قطر الكرة في الصورة لحساب موضع الكرة بالنسبة للكاميرا، وتحديد المقبض وموضع الرأس في النهاية. ومع ذلك، فإن دقة تحديد موضع الكاميرا الواحدة ليست عالية، والمتانة ليست قوية، وفي بعض الأحيان يتم تحديد البيئة على أنها مقبض كائن ملون، وفي بعض الأحيان لن يعمل ضوء الشمس القوي. لذلك، يستخدم PS4 كاميرا حسية جسدية، أي كاميرا مجهرية، تستخدم صورتين تلتقطهما الكاميرا لحساب الإحداثيات ثلاثية الأبعاد لمساحة الكرة. مبدأ محدد: من الناحية النظرية، بالنسبة لنقطة في الفضاء ثلاثي الأبعاد، طالما يمكن رؤية هذه النقطة بواسطة كاميرتين في نفس الوقت، فإن الكاميرتين في نفس الوقت وفقًا للصورة والمعلمات المقابلة، يمكنك تحديد النقطة الزمنية في معلومات الموقع الفضائي ثلاثي الأبعاد، كما هو موضح أدناه:

بعد استخدام الكاميرا الحسية الجسدية، تم تحسين دقة تحديد المواقع لجهاز PS4 بشكل كبير.
تحديد 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 الموقع المكاني وموقف المقبض.

من خلال الوصف أعلاه يمكننا معرفة أن PS يمكنه دعم أهداف متعددة موجودة في وقت واحد، وبألوان مختلفة للتمييز. ومع ذلك، نظرًا لضعف PS المضاد للمأوى، بمجرد استخدام العديد من السدادات مع بعضها البعض، يتأثر تحديد المواقع على الفور. ونظرًا للنطاق المحدود للكاميرا ذات المنظار، فإن PS mobile محدود، وهو متاح فقط في نطاق نشاط الكاميرا، ويوضع بشكل أساسي أمام الكمبيوتر فقط. على الرغم من أن PS4 يستخدم حاليًا كاميرا مجهرية، ولكنه لا يزال يستخدم تحديد موضع الضوء المرئي، إلا أنه يتأثر بسهولة بلون الخلفية. وبالإضافة إلى ذلك، وفقا لنتائج تجربة المستخدم تنعكس في حالة الكاميرا التقاط الحركة بشكل أسرع لا يمكن مواكبة هذه القضية.
أخيرًا، يمكننا مقارنة الجدول التالي لمعرفة مزايا وعيوب تقنية تحديد موضع المنتج الثلاثة.