VR позициониране и проследяване на главата в HTC Vive, Oculus Rift и PlayStation.

Технологията за позициониране на закрито с виртуална реалност (VR) може да локализира VR очила и да управлява VR устройства, като например VIVE Tracker, в космоса. С космически базираните VR устройства не само се осигурява по-добро потапяне, но и значително се намалява усещането за замаяност, целият екран може да стане реалност и светът наистина да се движи според движенията ни. Технологията за позициониране на закрито е много важна за VR настолните устройства за виртуална реалност.

HTC vive „Lighthouse“ е технология за лазерно позициониране, Oculus Rift и Sony PlayStation VR са технологии за оптично позициониране. Oculus Rift е инфрачервената активна оптична технология, а Sony PlayStation VR е активната оптична технология с видима светлина.

Технологията за позициониране на закрито Lighthouse на HTC Vive.

Технологията за позициониране на закрито Lighthouse на HTC е технология за лазерно сканиране , използваща лазерни и фоточувствителни сензори за определяне на местоположението на движещи се обекти. Два лазерни излъчвателя са разположени диагонално, за да образуват правоъгълна област с регулируем размер. Лазерният лъч се излъчва от два реда фиксирани LED светлини вътре в предавателя, шест пъти в секунда. Всеки лазерен излъчвател има два сканиращи модула, които съответно предават лазерно сканиране и позициониращо пространство към позициониращото пространство в хоризонтална и вертикална посока.

Главите и дръжките на HTC Vive имат повече от 70 светлинни сензора. Чрез изчисляване на времето за приемане на лазера, за да се изчисли точната позиция на сензора спрямо лазерния емитер, позицията и посоката на видимата глава могат да бъдат засечени от множество фотосензори. Тук е необходимо да се обясни, че технологията за лазерно позициониране на HTC Vive, използвана в процеса на позициониране, идентифицира фоточувствителния сензор с данните, които получава едновременно, предавани на изчислителния блок. Това означава, че изчислителният блок може директно да прави разлика между различни фоточувствителни сензори. По този начин, накрая се изгражда триизмерен модел на главата и дръжката, базиран на позицията на всеки светлинен сензор, фиксиран върху главата и дръжката, както и друга информация.

Технологията за лазерно позициониране с ниска цена, висока точност на позициониране, разпределена обработка и други предимства, и почти без забавяне, не се страхува от блокиране, дори ако дръжката на гърба или чатала все още може да улови. Може да се каже, че технологията за лазерно позициониране може да постигне позициониране на закрито с висока точност и висока скорост на реакция, като същевременно избягва недостатъците на висока сложност, висока цена на оборудването, бавна изчислителна скорост и лесно повлияване от естествена светлина, базирана на технология за обработка на изображения. В допълнение, в сравнение с другите два продукта, HTC Vive може да позволи на потребителите да извършват дейности в определено пространство, потребителят е ограничен, може да се адаптира към необходимостта от движение по време на игра. Въпреки това, поради използването на механично управление за управление на лазерното сканиране на пространството за позициониране на базовата станция на HTC Vive, както и на самото механично управление, има проблеми със стабилността и лошата издръжливост, в резултат на което стабилността и издръжливостта на HTC Vive са малко по-лоши.

Технология за позициониране на Oculus Rift

Oculus Rift използва технология за активно оптично позициониране.

Потребителите на Oculus Rift може би знаят, че устройствата Oculus Rift крият част от инфрачервената светлина (т.е. маркерите), която излъчва, и снимат с две инфрачервени камери в реално време. Така наречената инфрачервена камера е инсталирана в инфрачервения филтър извън камерата, така че камерата може да заснема само главата и дръжката (Oculus touch) върху инфрачервената светлина, за да филтрира главата и дръжката около видимия светлинен сигнал, за да подобри изображението на буквата. Съотношението на шума увеличава устойчивостта на системата.

След получаване на инфрачервеното изображение, изображенията, събрани от двете камери от различни ъгли, се предават към изчислителния блок и нежеланата информация се филтрира от визуалния алгоритъм, за да се получи позицията на инфрачервената светлина.

Алгоритъмът за повторно използване на PnP, т.е. използването на четири некомпланарни инфрачервени лампи върху информацията за местоположението на устройството, като информацията за изображението от четирите точки може да бъде окончателното устройство в координатната система на камерата, като се напасне триизмерният модел на устройството и по този начин се наблюдават движенията на главата и ръцете на играча в реално време. Това, което трябва да се обясни тук, е, че ако искате да знаете информацията за местоположението на различните инфрачервени лампи на устройството, трябва да можете да правите разлика между различните инфрачервени лампи, като специфичните решения са следните:

Той съобщава собствения идентификационен номер на камерата чрез мигане на инфрачервената лампа. Чрез контролиране на честотата на затвора на камерата и честотата на мигане на всеки светодиод, можете да контролирате размера на изображението на всяка инфрачервена лампа върху снимката и след това да използвате 10-кадровото изображение на всяка точка в 10-кадровото изображение, за да определите съответния идентификационен номер на светодиода и след това според идентификационния номер можете да разберете местоположението на инфрачервената светлина в информацията за устройството.

В допълнение, Oculus Rift е оборудван с деветосен сензор, който го използва, за да изчисли пространствената позиция на устройството, когато инфрачервеното оптично позициониране е замъглено или замъглено. Поради очевидното нулево отклонение и дрейф на деветте оси, инфрачервената система за оптично позициониране може също да използва получената информация за позициониране, за да калибрира информацията, получена от деветте оси, когато инфрачервената система за оптично позициониране работи нормално, така че инфрачервеното оптично позициониране и деветте оси да се компенсират взаимно.

Активна инфрачервена оптика на Oculus Rift + деветосна система за позициониране с висока точност и силна антиблокираща защита. Поради високата скорост на снимане на използваните камери и тъй като такива системи винаги могат да получат абсолютните координати на позицията на маркера в текущото пространство, няма кумулативна грешка.

Въпреки това, поради ограниченото гледане на камерата, ограничената гама от налични продукти ограничава обхвата на потребителя до голяма степен, което прави невъзможно използването на Oculus Rift за игра на игри с виртуална реалност, които изискват широк спектър от дейности, като например ходене. Следователно, въпреки че Oculus Rift може да поддържа едновременно позициониране на множество цели, броят на целите не може да бъде твърде голям, обикновено не повече от две.

Технология за позициониране на Playstation VR

PlayStation VR използва технология за видимо активно оптично позициониране.

Устройството PlayStation VR използва камера, сензорна за тялото, и цветно осветен обект, подобен на предишния PS Move, за да проследява позицията на човешката глава и контролите. Главата и дръжката ще бъдат осветени с LED светлинни топки, като всяка дръжка и глава ще бъдат монтирани на всяка от тях. Тези LED светлинни топки могат да излъчват собствена светлина и различни светлинни топки, излъчвани от светлина с различни цветове, така че да се прави много добра разлика между снимащата камера, светлинната топка и фоновата среда.

Първоначално PS3 използваше една камера, като изчисляваше радиуса на топката в изображението, за да изчисли позицията ѝ спрямо камерата и в крайна сметка да определи позицията на дръжката и главата. Точността на позиционирането с една камера обаче не беше висока, стабилността не беше силна и понякога околната среда щеше да бъде идентифицирана като цветна дръжка на обект, а понякога силната слънчева светлина нямаше да работи. Следователно, PS4 използва соматосензорна камера, т.е. бинокулярна камера, която използва две изображения, заснети от камерата, за да изчисли триизмерните координати на топката в пространството. Специфичен принцип: Теоретично погледнато, за точка в триизмерното пространство, стига тази точка да може да бъде видяна от две камери едновременно, двете камери едновременно, според изображението и съответните параметри, може да определи информацията за местоположението на точката във времето в триизмерното пространство, както е показано по-долу:

След използване на соматосензорната камера, точността на позициониране и устойчивостта на PS4 са значително подобрени.

Определете точни триизмерни координати, т.е. x, y, z с три степени на свобода. Серията PS използва девет степени на свобода, за да изчисли останалите три степени на свобода и свободата на въртене. По този начин се получават шест степени на свобода и се определят пространственото положение и отношението на дръжката.

От горното описание можем да разберем, че PS може да поддържа едновременно локализиране на множество цели, които са в различни цветове, за да бъдат разграничени. Поради лошото противоубежище на PS, използването на множество заслони една срещу друга, позиционирането веднага се отразява. И поради ограничения обхват на бинокъла, PS mobile е ограничен, достъпен само в рамките на активността на камерата, основно само пред компютъра. Въпреки че PS4 в момента използва бинокъл, но все още използва позициониране с видима светлина, то лесно се влияе от цвета на фона. Освен това, според резултатите от потребителското изживяване, в случай на по-бързо заснемане на движение, камерата не може да се справи с проблема.

Накрая, можем да сравним следващата таблица, за да видим предимствата и недостатъците на трите технологии за позициониране на продукти.