Poziționare VR și urmărire a capului în HTC Vive, Oculus Rift și PlayStation.

Tehnologia de poziționare VR în interior poate localiza căștile VR și poate gestiona dispozitive VR precum VIVE Tracker în spațiu. Dispozitivele VR spațiale nu numai că pot oferi o imersiune mai bună, dar și senzația de amețeală rezultată va fi redusă semnificativ, întregul ecran putând fi transformat în realitate, lumea mișcându-se cu adevărat în funcție de mișcările noastre. Tehnologia de localizare în interior este foarte importantă pentru dispozitivele VR de realitate virtuală pentru desktop.

HTC vive „Lighthouse” este o tehnologie de poziționare cu laser, Oculus Rift și Sony PlayStation VR sunt tehnologii de poziționare optică. Oculus Rift este tehnologia optică activă în infraroșu, iar Sony PlayStation VR este tehnologia optică activă în lumină vizibilă.

Tehnologia de poziționare în interior Lighthouse de la HTC Vive.

Tehnologia de poziționare în interior Lighthouse de la HTC este o tehnologie de poziționare cu scanare laser , care utilizează senzori laser și fotosensibili pentru a determina locația obiectelor în mișcare. Doi emițători laser sunt poziționați diagonal pentru a forma o zonă dreptunghiulară de dimensiuni reglabile. Fasciculul laser este emis de două rânduri de lumini LED fixe din interiorul emițătorului, de șase ori pe secundă. Fiecare emițător laser are două module de scanare, care transmit respectiv spațiul de scanare laser și poziționare către spațiul de poziționare, pe rând, pe direcții orizontale și verticale.

Capetele și mânerele HTC Vive au peste 70 de senzori de lumină. Prin calcularea timpului necesar pentru recepționarea semnalului laser pentru a calcula poziția exactă a senzorului față de emițătorul laser, poziția și direcția capului vizibil pot fi detectate de mai mulți fotosenzori. Trebuie explicat aici cum tehnologia de poziționare cu laser HTC Vive este utilizată în procesul de poziționare a senzorului fotosensibil ID, iar datele primite sunt transmise simultan unității de calcul, ceea ce înseamnă că unitatea de calcul poate distinge direct între diferiți senzori fotosensibili. Astfel, se construiește în final un model tridimensional al capului și mânerului, bazat pe poziția fiecărui senzor de lumină fixat pe cap și mâner, precum și pe alte informații.

Tehnologia de poziționare cu laser, cu cost redus, precizie ridicată a poziționării, procesare distribuită și alte avantaje, precum și aproape nicio întârziere, nu se teme să blocheze, chiar dacă mânerul din spate sau din zona inghinală poate captura. Se poate spune că tehnologia de poziționare cu laser poate realiza poziționarea în interior cu precizie ridicată și viteză de reacție mare, evitând în același timp dezavantajele complexității ridicate, costului ridicat al echipamentelor, vitezei lente de calcul și ușurinței de a fi influențat de lumina naturală, bazată pe tehnologia de procesare a imaginilor. În plus, comparativ cu celelalte două produse, HTC Vive poate permite utilizatorilor să desfășoare activități într-un anumit spațiu, utilizatorul fiind limitat, putând să se adapteze la nevoia de mișcare a jocului. Cu toate acestea, din cauza utilizării controlului mecanic pentru controlul spațiului de poziționare a scanării laser și a controlului mecanic în sine, există probleme de stabilitate și durabilitate slabă, ca urmare a stabilității și durabilității HTC Vive ușor mai slabe.

Tehnologia de poziționare Oculus Rift

Oculus Rift folosește tehnologie de poziționare optică activă.

Utilizatorul Oculus Rift știe probabil că dispozitivele Oculus Rift ascund o parte din lumina infraroșie (adică markeri) care emit lumină infraroșie și filmează în timp real cu două camere infraroșii. Așa-numita cameră infraroșie este instalată într-un filtru infraroșu în exteriorul camerei, astfel încât camera poate capta lumina infraroșie doar din cap și mâner (Oculus touch) pentru a filtra semnalul luminos vizibil din jurul capului și mânerului și a îmbunătăți imaginea literei. Raportul de zgomot crește robustețea sistemului.

După obținerea imaginii în infraroșu, imaginile colectate de cele două camere din unghiuri diferite sunt transmise către unitatea de calcul, iar informațiile nedorite sunt filtrate de algoritmul vizual pentru a obține poziția luminii infraroșii.

Reutilizarea algoritmului PnP, adică utilizarea a patru lumini infraroșii necoplanare pentru informațiile de locație ale dispozitivului. Cele patru puncte ale informațiilor de imagine pot integra dispozitivul în sistemul de coordonate al camerei, potrivind modelul tridimensional al dispozitivului și, astfel, monitorizând în timp real mișcările capului și mâinilor jucătorului. Ceea ce trebuie explicat aici este că, dacă doriți să cunoașteți informațiile de locație ale diferitelor lămpi cu infraroșu de pe dispozitiv, trebuie să puteți distinge între diferite lămpi cu infraroșu. Soluțiile specifice sunt următoarele:

Acesta comunică ID-ul camerei prin clipirea lămpii IR. Prin controlul frecvenței declanșatorului camerei și a frecvenței de clipire a fiecărui LED, puteți controla dimensiunea imaginii fiecărei lămpi infraroșii din imagine, apoi puteți utiliza imaginea cu 10 cadre a fiecărui punct din dimensiunea imaginii cu 10 cadre pentru a determina numărul de identificare corespunzător al LED-ului becului și apoi, în funcție de numărul de identificare, puteți afla locația luminii infraroșii pe informațiile dispozitivului.

În plus, Oculus Rift este echipat cu un senzor pe nouă axe care utilizează senzorul pe nouă axe pentru a calcula poziția spațială a dispozitivului atunci când poziționarea optică în infraroșu este obstrucționată sau neclară. Datorită abaterii evidente de la zero și a derivei celor nouă axe, sistemul de poziționare optică în infraroșu poate utiliza, de asemenea, informațiile de poziționare obținute pentru a calibra informațiile obținute de cele nouă axe atunci când sistemul de poziționare optică în infraroșu funcționează normal, astfel încât poziționarea optică în infraroșu și cele nouă axe să se compenseze reciproc.

Sistem optic cu infraroșu activ Oculus Rift + sistem de poziționare pe nouă axe cu precizie ridicată și anti-blocare puternică. Datorită vitezei mari de fotografiere a camerelor utilizate și pentru că astfel de sisteme pot obține întotdeauna coordonatele de poziție absolute ale markerului în spațiul curent, nu există nicio eroare cumulativă.

Totuși, din cauza vizualizării limitate a camerei, gama limitată de produse disponibile limitează într-o mare măsură raza de acțiune a utilizatorului, ceea ce face imposibilă utilizarea Oculus Rift pentru a juca jocuri de realitate virtuală care necesită o gamă largă de activități, cum ar fi mersul pe jos. Prin urmare, deși Oculus Rift poate suporta poziționarea simultană a mai multor ținte, numărul de ținte nu poate fi prea mare, de obicei nu mai mult de două.

Tehnologia de poziționare VR pentru PlayStation

PlayStation VR folosește tehnologie de poziționare optică activă vizibilă.

Dispozitivul PlayStation VR folosește o cameră senzorială corporală și un obiect iluminat colorat, similar cu cel al modelului PS Move anterior, pentru a urmări poziția capului uman și comenzile. Capul și mânerul vor fi prevăzute cu sfere luminoase LED, fiecare mâner fiind montat pe fiecare cap. Aceste sfere luminoase LED pot emite propria lumină, emițând sfere luminoase de diferite culori, astfel încât să se poată face o distincție foarte bună între fotografierea camerei, sfera luminoasă și mediul de fundal.

PS3 folosea inițial o singură cameră, calculând raza bilei în imagine pentru a calcula poziția bilei în raport cu camera și, în cele din urmă, pentru a determina poziția mânerului și a capului. Cu toate acestea, precizia poziționării unei singure camere nu este mare, robustețea nu este puternică, iar uneori mediul va fi identificat ca un mâner de obiect colorat, alteori lumina puternică a soarelui nu va funcționa. Prin urmare, PS4 folosește o cameră somatosenzorială, adică o cameră binoculară, care utilizează două imagini realizate de cameră pentru a calcula coordonatele tridimensionale ale spațiului bilei. Principiu specific: Teoretic vorbind, pentru un punct în spațiul tridimensional, atâta timp cât acest punct poate fi văzut de două camere simultan, cele două camere în același timp, în funcție de imagine și parametrii corespunzători, puteți determina momentul în timp în informațiile de locație din spațiul tridimensional, așa cum se arată mai jos:

După utilizarea camerei somatosenzoriale, precizia poziționării PS4 și robustețea au fost mult îmbunătățite.

Pentru a determina coordonate tridimensionale corecte, adică x, y, z, trei grade de libertate, seria PS folosește nouă grade pentru a calcula celelalte trei grade de libertate și libertatea de rotație. Astfel, se obțin șase grade de libertate și se determină poziția spațială și atitudinea mânerului.

Din descrierea de mai sus putem ști că PS poate suporta mai multe ținte localizate simultan și în culori diferite pentru a fi distinse. Cu toate acestea, din cauza sistemului anti-ascundere slab al PS, odată cu utilizarea mai multor ocluzii între ele, poziționarea este afectată imediat. Și din cauza razei de acțiune limitate a camerei binoculare, PS mobil este limitat, disponibil doar în sfera activității camerei, practic așezându-se doar în fața PC-ului. Deși PS4 folosește în prezent o cameră binoculară, poziționarea acesteia se face prin lumină vizibilă, iar culoarea de fundal este ușor influențată de culoarea de fundal. În plus, conform rezultatelor experienței utilizatorului, problema poate fi gestionată de o cameră de captură a mișcării mai rapidă.

În final, putem compara tabelul următor pentru a vedea avantajele și dezavantajele celor trei tehnologii de poziționare a produselor.