Urmărirea pozițională este una dintre tehnologiile de realitate virtuală care stau la baza interacțiunii umane cu lumea virtuală. Proiectat pentru a determina poziția și orientarea unui obiect real (cum ar fi o mână, un cap sau un dispozitiv special) într-un mediu virtual folosind mai multe grade de libertate . De regulă, trei coordonate ale locației sale (x, y, z) și trei unghiuri care definesc orientarea sa în spațiu („ rulare ”, „ înclinare ”, „ vișare ” sau unghiuri Euler ). Determinarea poziției și orientării unui obiect real în spațiu este determinată folosind senzori și markeri speciali. Senzorii preiau un semnal de la un obiect real pe măsură ce acesta se mișcă și transmit informațiile primite către un computer.
Sistemul de urmărire a realității virtuale este un fel de copie a sistemelor de poziționare și orientare care există în natură. Sistemele de urmărire „naturale” din lumea reală sunt simțurile umane . De exemplu, viziunea ajută o persoană să determine unde se află în relație cu alte obiecte și oameni.
În absența capacității de a vedea pentru orientare în spațiu, auzul este conectat. Liliecii și delfinii folosesc tocmai un astfel de sistem de urmărire. Ecografia le oferă posibilitatea nu numai de a observa un obstacol pe drum, ci și de a determina distanța până la acesta.
Niciun sistem nu poate fi considerat un sistem VR complet dacă nu cunoaște poziția și orientarea utilizatorului și acțiunile acestuia în fiecare moment. Urmărirea organizează transferul acestor informații către „creierul” sistemului. Urmărirea reprezintă ochii, urechile, atingerea și mirosul sistemului VR.
Pentru a implementa urmărirea în VR , sunt utilizate sisteme electromagnetice , ultrasonice, inerțiale și optice.
Sistemele de urmărire optică se bazează pe același principiu ca și viziunea stereoscopică umană . Când o persoană privește cu doi ochi, este capabilă să determine cât de departe este un obiect și cum este orientat.
Funcționarea sistemelor optice de urmărire se bazează pe urmărirea markerilor optici speciali , care sunt echipate cu un dispozitiv pentru interacțiunea cu VR ( dispozitiv interactiv ). Sistemul de urmărire trimite apoi un semnal către un computer, unde informațiile sunt procesate. După aceea, sistemul răspunde la o schimbare a poziției și orientării dispozitivului interactiv, modificând VR-ul conform scenariului de interacțiune prescris.
Pentru sistemele optice de urmărire, de regulă, se folosesc module speciale de înregistrare a semnalului optic , altfel senzori sau camere (de la unul în sisteme simple la câteva zeci în sisteme VR complexe).
Una dintre sarcinile sistemelor optice de urmărire este calibrarea sistemului în coordonatele lumii reale. Acest lucru se face pentru a stabili o relație unu-la-unu între coordonatele din lumea reală și cea virtuală, astfel încât o persoană să poată „lua” un obiect virtual cu mâna sa sau cu un dispozitiv special, iar sistemul reflectă această acțiune în spațiul său virtual. .
Principalul dezavantaj al sistemelor optice de urmărire este necesitatea calibrării precise a modulelor de recepție a semnalului optic (camere). Un astfel de sistem necesită de obicei două sau mai multe camere pentru a funcționa. Zona lor de lucru este zona de intersecție a vizibilității camerelor. Cu cât zona de interacțiune ar trebui să fie mai mare, cu cât trebuie să instalați mai multe camere, cu atât procedura de calibrare devine mai dificilă. Cu toate acestea, sistemele optice de urmărire sunt folosite mai des decât altele, deoarece sunt mai fiabile și mai accesibile.
Sistemele profesionale de urmărire optică de la companiile occidentale folosesc astăzi de la 2 până la 4 camere în fiecare sistem de urmărire. În sistemele cu două sau mai multe camere, este necesar să se efectueze calibrarea internă, adică să se stabilească o relație între dimensiunile exterioare ale șablonului de mască și imaginea acestuia pe matricea camerei . După aceea, calibrarea externă ar trebui efectuată prin conectarea sistemelor de coordonate (locația reală) ale camerelor între ele și apoi la sistemul de coordonate al lumii virtuale (de regulă, acestea sunt coordonatele ecranului, care este un „fereastră” către realitatea virtuală).
Când utilizați două, trei, patru sau mai multe camere, este necesar să le calibrați în perechi. Anterior, acest lucru se făcea manual, acum se face semi-automat. Costul unor astfel de sisteme este de aproximativ 300 USD pentru două camere. [unu]
Într-un sistem de urmărire cu ultrasunete, emițătoarele sunt plasate pe un obiect real care se mișcă în spațiu, iar receptorii sunt atașați astfel încât să formeze o antenă (în unele sisteme, emițătoarele și receptoarele sunt interschimbate, totul depinde de sarcina de afaceri) .
Când un transmițător trimite un semnal, senzorii statici îl preiau și măsoară timpul dintre trimiterea și primirea semnalului. Pe baza rezultatului obținut, adică a timpului de întârziere, se calculează distanța dintre emițător și receptor. Pe baza datelor despre distanță, sunt calculate coordonatele tridimensionale ale obiectului din sistem. Orientarea obiectului este determinată folosind o grămadă de trei emițătoare fixate rigid.
Avantajele sistemelor de urmărire cu ultrasunete sunt precizia bună a coordonatelor și unghiurilor de măsurare, precum și capacitatea de a construi aproape orice zonă de lucru.
Principalele dezavantaje ale urmăririi cu ultrasunete includ nevoia de vizibilitate directă între emițători și receptori, viteza scăzută a ultrasunetelor, necesitatea unei calibrări precise a receptorilor și o scădere a preciziei cu schimbările de temperatură și cu rafale de vânt.