HTC Vive, Oculus Rift ve PlayStation'da VR Konumlandırma ve Kafa Takibi.

VR iç mekan konumlandırma teknolojisi, VR başlığını konumlandırabilir ve VIVE Tracker gibi VR cihazlarını uzayda yönetebilir. Uzay tabanlı VR cihazı, daha iyi bir sürükleyicilik sağlamakla kalmaz, ortaya çıkan baş dönmesi hissini de önemli ölçüde azaltır; tüm ekran gerçek bir dünya haline gelir, dünya gerçekten hareketlerimize göre hareket eder. İç mekan konumlandırma teknolojisi, VR masaüstü sanal gerçeklik cihazları için çok önemlidir.

HTC Vive "Lighthouse" lazer konumlandırma teknolojisi kullanırken, Oculus Rift ve Sony PlayStation VR optik konumlandırma teknolojisi kullanmaktadır. Oculus Rift kızılötesi aktif optik teknolojisi, Sony PlayStation VR ise görünür ışık aktif optik teknolojisi kullanmaktadır.

HTC Vive'ın Lighthouse iç mekan konumlandırma teknolojisi.

HTC'nin Lighthouse iç mekan konumlandırma teknolojisi, hareketli nesnelerin konumunu belirlemek için lazer ve ışığa duyarlı sensörler kullanan bir lazer tarama konumlandırma teknolojisidir . İki lazer yayıcı, ayarlanabilir boyutta dikdörtgen bir alan oluşturacak şekilde çapraz olarak yerleştirilmiştir. Lazer ışını, vericinin içindeki iki sıra sabit LED ışık tarafından saniyede altı kez yayılır. Her lazer yayıcının iki tarama modülü vardır ve bunlar sırasıyla yatay ve dikey yönlerde lazer tarama ve konumlandırma alanını konumlandırma alanına iletir.

HTC Vive başlıkları ve tutacaklarında 70'ten fazla ışık sensörü bulunmaktadır. Lazer ışınını alma süresini hesaplayarak sensörün lazer yayıcısına göre tam konumunu hesaplayan bu teknoloji, görünür başlığın konumunu ve yönünü birden fazla fotosensör aracılığıyla tespit edebilmektedir. Burada açıklamak gerekirse, HTC Vive'ın konumlandırma işleminde kullanılan lazer konumlandırma teknolojisi, fotosensitif sensör kimliğini aynı anda aldığı verilerle birlikte hesaplama birimine iletir; bu da hesaplama biriminin farklı fotosensitif sensörler arasında doğrudan ayrım yapabileceği anlamına gelir. Böylece, başlığa ve tutacağa sabitlenmiş her bir ışık sensörünün konumuna ve diğer bilgilere dayanarak, başlık ve tutacağın üç boyutlu bir modeli oluşturulabilir.

Düşük maliyet, yüksek konumlandırma doğruluğu, dağıtılmış işlem ve diğer avantajlara sahip lazer konumlandırma teknolojisi, neredeyse hiç gecikme yaşanmadan, engelleme korkusu olmadan, hatta arka veya kasık bölgesinde bile yakalama yapabilir. Lazer konumlandırma teknolojisinin, yüksek karmaşıklık, yüksek ekipman maliyeti, yavaş işlem hızı ve doğal ışıktan kolayca etkilenme gibi dezavantajlardan kaçınarak, yüksek doğruluk ve yüksek tepki hızıyla iç mekan konumlandırması sağlayabileceği söylenebilir. Ayrıca, diğer iki ürüne kıyasla HTC Vive, kullanıcıların belirli bir alanda faaliyet göstermelerine olanak tanır, kullanıcı sınırlıysa, hareket etme ihtiyacına uyum sağlayabilir. Bununla birlikte, HTC Vive lazer fırlatma taban istasyonunun lazer tarama konumlandırma alanını kontrol etmek için mekanik kontrol kullanması ve mekanik kontrolün kendisinin kararlılık ve dayanıklılık sorunları yaşaması nedeniyle, HTC Vive'ın kararlılığı ve dayanıklılığı biraz daha düşüktür.

Oculus Rift konumlandırma teknolojisi

Oculus Rift, aktif optik konumlandırma teknolojisini kullanır.

Oculus Rift kullanıcıları, Oculus Rift cihazlarının kızılötesi ışık yayan bazı işaretleyicileri gizlediğini ve gerçek zamanlı olarak iki kızılötesi kamera ile çekim yaptığını biliyor olabilirler. Kızılötesi kamera, kameranın dışındaki bir kızılötesi filtreye yerleştirilmiştir, böylece kamera yalnızca baş ve tutamaç (Oculus Touch) üzerindeki kızılötesi ışığı yakalayabilir ve baş ve tutamaç çevresindeki görünür ışık sinyalini filtreleyerek harf görüntüsünün gürültü oranını artırır ve sistemin sağlamlığını yükseltir.

Kızılötesi görüntü elde edildikten sonra, iki kameranın farklı açılardan topladığı görüntüler hesaplama birimine iletilir ve istenmeyen bilgiler görsel algoritma tarafından filtrelenerek kızılötesi ışığın konumu elde edilir.

PnP algoritmasının yeniden kullanımı, yani cihaz üzerindeki dört düzlem dışı kızılötesi ışığın konum bilgisinin kullanılması, görüntü bilgilerinin dört noktasının nihai cihaza kamera koordinat sistemine entegre edilmesini, cihazın üç boyutlu modelinin oluşturulmasını ve böylece oyuncunun baş ve el hareketlerinin gerçek zamanlı olarak izlenmesini sağlar. Burada açıklanması gereken şey, cihaz üzerindeki farklı kızılötesi lambaların konum bilgilerini bilmek istiyorsanız, farklı kızılötesi lambalar arasında ayrım yapabilmeniz gerektiğidir; bunun için özel çözümler şunlardır:

Bu sistem, kızılötesi lambanın yanıp sönmesiyle kameranın kendi kimliğini bildirir. Kamera deklanşör frekansını ve her bir LED'in yanıp sönme frekansını kontrol ederek, resimdeki her bir kızılötesi lambanın görüntü boyutunu kontrol edebilir ve ardından 10 karelik görüntüdeki her noktanın boyut değişikliklerini kullanarak LED'in karşılık gelen kimlik numarasını belirleyebilir ve daha sonra kimlik numarasına göre cihaz üzerindeki kızılötesi ışığın konumunu öğrenebilirsiniz.

Ek olarak, Oculus Rift, kızılötesi optik konumlandırma engellendiğinde veya bulanıklaştığında cihazın uzamsal konumunu hesaplamak için dokuz eksenli bir sensör kullanır. Dokuz eksenin belirgin sıfır sapması ve kayması nedeniyle, kızılötesi optik konumlandırma sistemi normal çalıştığında, elde edilen konumlandırma bilgilerini dokuz eksenden elde edilen bilgileri kalibre etmek için de kullanabilir, böylece kızılötesi optik konumlandırma ve dokuz eksen birbirini telafi eder.

Oculus Rift, yüksek hassasiyetli ve güçlü engelleme önleyici özelliğe sahip aktif kızılötesi optik ve dokuz eksenli konumlandırma sistemine sahiptir. Kullanılan kameraların yüksek çekim hızı ve bu tür sistemlerin her zaman işaretçinin mevcut uzaydaki mutlak konum koordinatlarını elde edebilmesi nedeniyle, birikimli hata oluşmaz.

Ancak, sınırlı kamera görüş açısı nedeniyle, mevcut ürün yelpazesinin sınırlı olması kullanıcının erişimini büyük ölçüde kısıtlamakta ve Oculus Rift'in yürüme gibi geniş bir yelpazede aktivite gerektiren sanal gerçeklik oyunlarını oynamasını imkansız hale getirmektedir. Bu nedenle, Oculus Rift aynı anda birden fazla hedefi konumlandırmayı destekleyebilse de, hedef sayısı çok fazla olamaz, genellikle ikiden fazla olamaz.

Playstation VR konumlandırma teknolojisi

PlayStation VR, görünür aktif optik konumlandırma teknolojisini kullanıyor.

PlayStation VR cihazı, insan başının konumunu izlemek ve kontrol etmek için önceki PS Move'a benzer şekilde vücut algılayıcı bir kamera ve renkli aydınlatmalı bir nesne kullanıyor. Baş ve tutamaçlara LED ışık topları yerleştiriliyor; her tutamaçta ve başın üzerinde birer tane bulunuyor. Bu LED ışık topları kendi ışıklarını yayabiliyor ve farklı ışık topları farklı renklerde ışık yayıyor, böylece kamera çekimi, ışık topları ve arka plan ortamı arasında çok iyi bir ayrım sağlanabiliyor.

PS3 başlangıçta tek bir kamera kullanıyordu; resimdeki topun yarıçapını hesaplayarak topun kameraya göre konumunu hesaplıyor ve nihayetinde topun sap ve kafa pozisyonunu belirliyordu. Ancak, tek kamera konumlandırmasının doğruluğu yüksek değildi, sağlamlığı güçlü değildi ve bazen ortam renkli bir nesne olarak algılanabiliyor, bazen de güçlü güneş ışığında çalışmıyordu. Bu nedenle, PS4, somatosensör kamera, yani çift gözlü kamera kullanıyor; kamera tarafından çekilen iki görüntüyü kullanarak topun üç boyutlu uzaydaki koordinatlarını hesaplıyor. Spesifik prensip: Teorik olarak, üç boyutlu uzayda bir nokta için, bu nokta aynı anda iki kamera tarafından görülebiliyorsa, iki kamera aynı anda çekilen görüntülere ve ilgili parametrelere göre, o noktanın üç boyutlu uzaydaki konum bilgilerini belirleyebilir, aşağıdaki gibi:

Somatosensör kameranın kullanılması sonrasında PS4'ün konumlandırma doğruluğu ve sağlamlığı büyük ölçüde iyileştirildi.

Üç boyutlu koordinatları, yani x, y, z olmak üzere üç serbestlik derecesini belirleyin; PS serisi, diğer üç serbestlik derecesini ve dönme serbestlik derecesini hesaplamak için dokuz katını kullanır. Böylece altı serbestlik derecesi elde edilir ve tutamağın uzamsal konumu ve duruşu belirlenir.

Yukarıdaki açıklamadan PS'nin aynı anda birden fazla hedefi konumlandırabildiğini ve farklı renklerle ayırt edebildiğini anlayabiliriz. Ancak, PS'nin zayıf gölge önleme özelliği nedeniyle, birden fazla hedef birbirini engellediğinde konumlandırma hemen etkilenir. Ayrıca, çift gözlü kameranın sınırlı menzili nedeniyle PS mobil kullanımı sınırlıdır, yalnızca kamera aktivitesinin kapsamı içinde kullanılabilir, temelde yalnızca bilgisayarın önünde otururken kullanılabilir. PS4 şu anda çift gözlü kamera kullanıyor olsa da, hala görünür ışık konumlandırması kullandığı için arka plan renginden kolayca etkilenir. Ek olarak, kullanıcı deneyimi sonuçlarına göre, daha hızlı hareket yakalama durumunda kamera bu soruna ayak uyduramıyor.

Son olarak, üç ürün konumlandırma teknolojisinin avantaj ve dezavantajlarını görmek için aşağıdaki tabloyu karşılaştırabiliriz.