Sledování polohy je jednou z technologií virtuální reality , která je základem lidské interakce s virtuálním světem. Navrženo k určení polohy a orientace skutečného objektu (jako je ruka, hlava nebo speciální zařízení) ve virtuálním prostředí pomocí několika stupňů volnosti . Zpravidla tři souřadnice jeho umístění (x, y, z) a tři úhly , které definují jeho orientaci v prostoru (“ roll “, “ pitch ”, “ yaw ” nebo Eulerovy úhly ). Určení polohy a orientace reálného objektu v prostoru se zjišťuje pomocí speciálních senzorů a značek. Senzory přijímají signál z reálného objektu, když se pohybuje, a přenášejí přijaté informace do počítače.
Systém sledování virtuální reality je jakousi kopií polohovacích a orientačních systémů, které existují v přírodě. „Přirozenými“ sledovacími systémy v reálném světě jsou lidské smysly . Například vidění pomáhá člověku určit, kde se nachází ve vztahu k jiným předmětům a lidem.
Při absenci schopnosti vidět pro orientaci v prostoru je připojen sluch. Netopýři a delfíni používají právě takový sledovací systém. Ultrazvuk jim dává možnost nejen si všimnout překážky na cestě, ale také určit vzdálenost k ní.
Žádný systém nelze považovat za kompletní VR systém, pokud nezná polohu a orientaci uživatele a jeho akce v každém okamžiku. Sledování organizuje přenos těchto informací do „mozku“ systému. Sledování jsou oči, uši, dotek a čich systému VR.
K implementaci sledování ve VR se používají elektromagnetické , ultrazvukové, inerciální a optické systémy.
Optické sledovací systémy jsou založeny na stejném principu jako lidské stereoskopické vidění . Když se člověk dívá dvěma očima, je schopen určit, jak daleko je předmět a jak je orientován.
Provoz optických sledovacích systémů je založen na sledování speciálních optických markerů , které jsou vybaveny zařízením pro interakci s VR ( interaktivní zařízení ). Sledovací systém pak vyšle signál do počítače, kde se informace zpracuje. Poté systém reaguje na změnu polohy a orientace interaktivního zařízení a modifikuje VR podle předepsaného scénáře interakce.
Pro optické sledovací systémy se zpravidla používají speciální moduly pro registraci optických signálů , jinak senzory nebo kamery (od jednoho v jednoduchých systémech až po několik desítek ve složitých systémech VR).
Jedním z úkolů optických sledovacích systémů je kalibrace systému v souřadnicích reálného světa. To se provádí za účelem vytvoření vztahu jedna ku jedné mezi souřadnicemi v reálném a virtuálním světě, takže člověk může „vzít“ virtuální objekt svou rukou nebo speciálním zařízením a systém tuto akci odráží ve svém virtuálním prostoru. .
Hlavní nevýhodou optických sledovacích systémů je nutnost přesné kalibrace modulů (kamer) pro příjem optického signálu. Takový systém obvykle vyžaduje k provozu dvě nebo více kamer. Jejich pracovní oblastí je oblast průsečíku viditelnosti kamer. Čím větší by měla být interakční zóna, čím více kamer musíte nainstalovat, tím obtížnější bude kalibrační postup. Optické sledovací systémy se však používají častěji než jiné, protože jsou spolehlivější a cenově dostupné.
Profesionální optické sledovací systémy od západních společností dnes používají 2 až 4 kamery v každém sledovacím systému. V systémech se dvěma nebo více kamerami je nutné provést vnitřní kalibraci, to znamená stanovit vztah mezi vnějšími rozměry šablony masky a jejím obrazem na matrici kamery . Poté by měla být provedena externí kalibrace propojením souřadnicových systémů (reálného umístění) kamer mezi sebou a následně se souřadnicovým systémem virtuálního světa (zpravidla se jedná o souřadnice obrazovky, která je „okno“ do virtuální reality).
Při použití dvou, tří, čtyř nebo více kamer je nutné je kalibrovat ve dvojicích. Dříve se to dělalo ručně, nyní se to dělá poloautomaticky. Cena těchto systémů je přibližně 300 USD za dvě kamery. [jeden]
V ultrazvukovém sledovacím systému jsou vysílače umístěny na skutečný objekt, který se pohybuje v prostoru, a přijímače jsou připojeny tak, aby tvořily anténu (v některých systémech jsou vysílače a přijímače zaměněny, vše závisí na obchodním úkolu) .
Když vysílač vyšle signál, statické senzory jej zachytí a změří dobu mezi odesláním a přijetím signálu. Na základě získaného výsledku, tj. doby zpoždění, se vypočítá vzdálenost mezi vysílačem a přijímačem. Na základě údajů o vzdálenosti se vypočítají trojrozměrné souřadnice objektu v systému. Orientace objektu je určena pomocí svazku tří pevně upevněných vysílačů.
Výhodou ultrazvukových sledovacích systémů je dobrá přesnost měření souřadnic a úhlů a také schopnost postavit téměř jakoukoli pracovní plochu.
Mezi hlavní nevýhody ultrazvukového sledování patří nutnost přímé viditelnosti mezi vysílači a přijímači, nízká rychlost ultrazvuku, nutnost přesné kalibrace přijímačů a snížení přesnosti při změnách teplot a při poryvech větru.