A pozíciókövetés a virtuális valóság egyik technológiája , amely az emberi és a virtuális világ közötti interakció alapja . Egy valós objektum (például kéz, fej vagy speciális eszköz) helyzetének és tájolásának meghatározására tervezték virtuális környezetben, több szabadságfok használatával . Általános szabály, hogy a helyének három koordinátája (x, y, z) és három szög határozza meg a térbeli tájékozódást (" roll ", " pitch ", " yaw " vagy Euler-szögek ). A valós tárgy térbeli helyzetének és tájolásának meghatározását speciális érzékelők és markerek segítségével határozzák meg. Az érzékelők jelet vesznek egy valós tárgyról, amikor az mozog, és a kapott információt továbbítják a számítógépnek.
A virtuális valóság nyomkövető rendszere a természetben létező helymeghatározó és tájékozódási rendszerek egyfajta mása. A "természetes" nyomkövető rendszerek a való világban az emberi érzékszervek . Például a látás segít az embernek meghatározni, hol van más tárgyakhoz és emberekhez képest.
A térben való tájékozódás képességének hiányában a hallás összekapcsolódik. A denevérek és a delfinek éppen ilyen nyomkövető rendszert használnak. Az ultrahang lehetőséget ad számukra, hogy ne csak észrevegyenek egy akadályt az úton, hanem meghatározzák a távolságot is.
Egyetlen rendszer sem tekinthető teljes VR-rendszernek, ha nem ismeri a felhasználó helyzetét, orientációját és cselekedeteit minden pillanatban. A nyomkövetés megszervezi ezen információk átvitelét a rendszer „agyába”. A követés a VR-rendszer szemei, fülei, érintése és illata.
A követés megvalósításához VR -ben elektromágneses , ultrahangos, inerciális és optikai rendszereket használnak.
Az optikai nyomkövető rendszerek ugyanazon az elven alapulnak , mint az emberi sztereoszkópikus látás . Amikor az ember két szemmel néz, meg tudja határozni, milyen messze van egy tárgy, és hogyan áll.
Az optikai nyomkövető rendszerek működése speciális optikai markerek nyomon követésén alapul, amelyek a VR-rel ( interaktív eszköz ) való interakcióra alkalmas eszközzel vannak felszerelve . A nyomkövető rendszer ezután jelet küld egy számítógépnek, ahol az információt feldolgozzák. Ezt követően a rendszer reagál az interaktív eszköz helyzetének és tájolásának változására, módosítva a VR-t az előírt interakciós forgatókönyv szerint.
Az optikai nyomkövető rendszerekben általában speciális optikai jel regisztráló modulokat használnak , egyébként érzékelőket vagy kamerákat (egyszerű rendszerekben egytől több tucat összetett VR-rendszerig).
Az optikai nyomkövető rendszerek egyik feladata a rendszer valós koordináták szerinti kalibrálása . Ennek célja, hogy a valós és a virtuális világ koordinátái között egy-egy kapcsolat jöjjön létre, hogy az ember a kezével vagy egy speciális eszközzel „elvehessen” egy virtuális tárgyat, és a rendszer ezt a műveletet tükrözze a virtuális terében. .
Az optikai nyomkövető rendszerek fő hátránya az optikai jelvevő modulok (kamerák) pontos kalibrálása. Egy ilyen rendszer működéséhez általában két vagy több kamera szükséges. Munkaterületük a kamerák láthatóságának metszéspontja. Minél nagyobb az interakciós zóna, minél több kamerát kell telepítenie, annál nehezebb lesz a kalibrálási eljárás. Az optikai nyomkövető rendszereket azonban gyakrabban használják, mint másokat, mivel megbízhatóbbak és megfizethetőbbek.
A nyugati cégek professzionális optikai nyomkövető rendszerei ma 2-4 kamerát használnak minden nyomkövető rendszerben. Két vagy több kamerával rendelkező rendszerekben belső kalibrálást kell végezni, vagyis kapcsolatot kell létrehozni a maszksablon külső méretei és a kameramátrixon lévő képe között . Ezt követően külső kalibrálást kell végezni a kamerák koordinátarendszereinek (valós helyének) összekapcsolásával, majd a virtuális világ koordinátarendszerével (általában ezek a képernyő koordinátái, ami egy „ablak” a virtuális valóságba).
Két, három, négy vagy több kamera használatakor ezeket párban kell kalibrálni. Korábban ez manuálisan, most félautomatikusan történt. Az ilyen rendszerek ára körülbelül 300 dollár két kameráért. [egy]
Az ultrahangos nyomkövető rendszerben az adókat egy valós, térben mozgó tárgyra helyezik, a vevőket pedig úgy rögzítik, hogy antennát képezzenek (egyes rendszerekben az adók és vevők felcserélődnek, minden az üzleti feladattól függ) .
Amikor egy adó jelet küld, statikus érzékelők veszik fel, és mérik a jel küldése és vétele közötti időt. A kapott eredmény, azaz a késleltetési idő alapján kiszámítjuk az adó és a vevő közötti távolságot. A távolságadatok alapján kiszámítják a rendszerben lévő objektum háromdimenziós koordinátáit. Az objektum tájolását három mereven rögzített adó segítségével határozzuk meg.
Az ultrahangos nyomkövető rendszerek előnye a koordináták és szögek mérésének jó pontossága, valamint a szinte bármilyen munkaterület kialakításának lehetősége.
Az ultrahangos nyomkövetés fő hátrányai közé tartozik a közvetlen láthatóság igénye az adók és a vevők között, az alacsony ultrahangsebesség, a vevők pontos kalibrálásának szükségessége, valamint a pontosság csökkenése a hőmérséklet-változások és a széllökések hatására.