Positionel sporing er en af de virtual reality-teknologier , der ligger til grund for menneskelig interaktion med den virtuelle verden. Designet til at bestemme positionen og orienteringen af et rigtigt objekt (såsom en hånd, hoved eller speciel enhed) i et virtuelt miljø ved hjælp af flere frihedsgrader . Som regel tre koordinater for dens placering (x, y, z) og tre vinkler , der definerer dens orientering i rummet (" rulle ", " pitch ", " yaw " eller Euler-vinkler ). Bestemmelse af positionen og orienteringen af et rigtigt objekt i rummet bestemmes ved hjælp af specielle sensorer og markører. Sensorer tager et signal fra et rigtigt objekt, mens det bevæger sig, og sender den modtagne information til en computer.
Virtual reality -sporingssystemet er en slags kopi af de positionerings- og orienteringssystemer, der findes i naturen. De "naturlige" sporingssystemer i den virkelige verden er de menneskelige sanser . For eksempel hjælper syn en person med at bestemme, hvor han er i forhold til andre objekter og mennesker.
I mangel af evnen til at se for orientering i rummet er hørelsen forbundet. Flagermus og delfiner bruger netop sådan et sporingssystem. Ultralyd giver dem mulighed for ikke kun at bemærke en forhindring på vejen, men også at bestemme afstanden til den.
Intet system kan betragtes som et komplet VR-system, hvis det ikke kender brugerens position og orientering og hans handlinger til enhver tid. Sporing organiserer overførslen af denne information til systemets "hjerne". Sporing er øjne, ører, berøring og lugt af VR-systemet.
For at implementere sporing i VR anvendes elektromagnetiske , ultralyds-, inerti- og optiske systemer.
Optiske sporingssystemer er baseret på samme princip som menneskeligt stereoskopisk syn . Når en person ser med to øjne, er han i stand til at bestemme, hvor langt et objekt er, og hvordan det er orienteret.
Driften af optiske sporingssystemer er baseret på sporing af specielle optiske markører , som er udstyret med en enhed til interaktion med VR ( interactive device ). Sporingssystemet sender derefter et signal til en computer, hvor informationen behandles. Derefter reagerer systemet på en ændring i den interaktive enheds position og orientering, og modificerer VR i overensstemmelse med det foreskrevne interaktionsscenarie.
Til optiske sporingssystemer anvendes som regel specielle optiske signalregistreringsmoduler , ellers sensorer eller kameraer (fra et i simple systemer til flere dusin i komplekse VR-systemer).
En af opgaverne for optiske sporingssystemer er at kalibrere systemet i den virkelige verdens koordinater. Dette gøres for at etablere et en-til-en forhold mellem koordinater i den virkelige og virtuelle verden, så en person kan "tage" et virtuelt objekt med sin hånd eller en speciel enhed, og systemet afspejler denne handling i sit virtuelle rum .
Den største ulempe ved optiske sporingssystemer er behovet for præcis kalibrering af optiske signalmodtagende moduler (kameraer). Et sådant system kræver typisk to eller flere kameraer for at fungere. Deres arbejdsområde er skæringsområdet for kameraernes synlighed. Jo større interaktionszonen skal være, jo flere kameraer du skal installere, jo sværere bliver kalibreringsproceduren. Optiske sporingssystemer bruges dog oftere end andre, fordi de er mere pålidelige og overkommelige.
Professionelle optiske sporingssystemer fra vestlige virksomheder bruger i dag fra 2 til 4 kameraer i hvert sporingssystem. I systemer med to eller flere kameraer er det nødvendigt at udføre intern kalibrering, det vil sige at etablere et forhold mellem de ydre dimensioner af maskeskabelonen og dens billede på kameramatricen . Derefter skal ekstern kalibrering udføres ved at forbinde kameraernes koordinatsystemer (virkelig placering) til hinanden og derefter til den virtuelle verdens koordinatsystem (som regel er disse koordinaterne på skærmen, hvilket er en "vindue" til virtual reality).
Når du bruger to, tre, fire eller flere kameraer, er det nødvendigt at kalibrere dem i par. Tidligere blev dette gjort manuelt, nu gøres det semi-automatisk. Omkostningerne ved sådanne systemer er cirka $300 for to kameraer. [en]
I et ultralydssporingssystem placeres sendere på et rigtigt objekt, der bevæger sig i rummet, og modtagere er fastgjort på en sådan måde, at de danner en antenne (i nogle systemer udveksles sendere og modtagere, alt afhænger af forretningsopgaven) .
Når en sender sender et signal, opfanger statiske sensorer det og måler tiden mellem afsendelse og modtagelse af signalet. Baseret på det opnåede resultat, det vil sige på forsinkelsestiden, beregnes afstanden mellem senderen og modtageren. Ud fra afstandsdataene beregnes de tredimensionelle koordinater for objektet i systemet. Objektets orientering bestemmes ved hjælp af en flok af tre fast fikserede sendere.
Fordelene ved ultralydssporingssystemer er den gode nøjagtighed af måling af koordinater og vinkler, samt evnen til at bygge næsten ethvert arbejdsområde.
De største ulemper ved ultralydssporing omfatter behovet for direkte synlighed mellem sendere og modtagere, lav ultralydshastighed, behovet for nøjagtig kalibrering af modtagere og et fald i nøjagtigheden ved temperaturændringer og med vindstød.