El seguimiento posicional es una de las tecnologías de realidad virtual que subyace en la interacción humana con el mundo virtual. Diseñado para determinar la posición y orientación de un objeto real (como una mano, una cabeza o un dispositivo especial) en un entorno virtual utilizando varios grados de libertad . Por regla general, tres coordenadas de su ubicación (x, y, z) y tres ángulos que definen su orientación en el espacio (“ roll ”, “ pitch ”, “ yaw ” o ángulos de Euler ). La determinación de la posición y orientación de un objeto real en el espacio se determina utilizando sensores y marcadores especiales. Los sensores toman una señal de un objeto real a medida que se mueve y transmiten la información recibida a una computadora.
El sistema de seguimiento de realidad virtual es una especie de copia de los sistemas de posicionamiento y orientación que existen en la naturaleza. Los sistemas de rastreo "naturales" en el mundo real son los sentidos humanos . Por ejemplo, la visión ayuda a una persona a determinar dónde está en relación con otros objetos y personas.
En ausencia de la capacidad de ver para orientarse en el espacio, la audición está conectada. Los murciélagos y los delfines usan un sistema de seguimiento de este tipo. El ultrasonido les da la oportunidad no solo de notar un obstáculo en el camino, sino también de determinar la distancia hasta él.
Ningún sistema puede considerarse un sistema VR completo si no conoce la posición y orientación del usuario y sus acciones en cada momento. El seguimiento organiza la transferencia de esta información al "cerebro" del sistema. El seguimiento son los ojos, los oídos, el tacto y el olfato del sistema VR.
Para implementar el seguimiento en VR , se utilizan sistemas electromagnéticos , ultrasónicos, inerciales y ópticos.
Los sistemas de seguimiento óptico se basan en el mismo principio que la visión estereoscópica humana . Cuando una persona mira con dos ojos, es capaz de determinar qué tan lejos está un objeto y cómo está orientado.
El funcionamiento de los sistemas de seguimiento óptico se basa en el seguimiento de marcadores ópticos especiales , que están equipados con un dispositivo para interactuar con VR ( dispositivo interactivo ). El sistema de seguimiento luego envía una señal a una computadora, donde se procesa la información. Después de eso, el sistema responde a un cambio en la posición y orientación del dispositivo interactivo, modificando la RV de acuerdo con el escenario de interacción prescrito.
Para los sistemas de seguimiento óptico, por regla general, se utilizan módulos especiales de registro de señales ópticas , de lo contrario, sensores o cámaras (desde uno en sistemas simples hasta varias docenas en sistemas VR complejos).
Una de las tareas de los sistemas de seguimiento óptico es calibrar el sistema en coordenadas del mundo real. Esto se hace para establecer una relación uno a uno entre las coordenadas en el mundo real y virtual, para que una persona pueda "tomar" un objeto virtual con su mano o un dispositivo especial, y el sistema refleja esta acción en su espacio virtual. .
La principal desventaja de los sistemas de seguimiento óptico es la necesidad de una calibración precisa de los módulos de recepción de señales ópticas (cámaras). Dicho sistema normalmente requiere dos o más cámaras para funcionar. Su área de trabajo es el área de intersección de la visibilidad de las cámaras. Cuanto más grande debe ser la zona de interacción, más cámaras necesita instalar, más difícil se vuelve el procedimiento de calibración. Sin embargo, los sistemas de seguimiento óptico se utilizan con más frecuencia que otros porque son más fiables y asequibles.
Los sistemas de seguimiento óptico profesional de empresas occidentales utilizan hoy en día de 2 a 4 cámaras en cada sistema de seguimiento. En sistemas con dos o más cámaras, es necesario realizar una calibración interna, es decir, establecer una relación entre las dimensiones externas de la plantilla de la máscara y su imagen en la matriz de la cámara . Después de eso, la calibración externa debe realizarse vinculando los sistemas de coordenadas (ubicación real) de las cámaras entre sí, y luego al sistema de coordenadas del mundo virtual (por regla general, estas son las coordenadas de la pantalla, que es un “ventana” a la realidad virtual).
Cuando se utilizan dos, tres, cuatro o más cámaras, es necesario calibrarlas por parejas. Anteriormente, esto se hacía manualmente, ahora se hace de forma semiautomática. El costo de tales sistemas es de aproximadamente $300 por dos cámaras. [una]
En un sistema de seguimiento ultrasónico, los transmisores se colocan en un objeto real que se mueve en el espacio y los receptores se conectan de tal manera que forman una antena (en algunos sistemas, los transmisores y los receptores se intercambian, todo depende de la tarea comercial) .
Cuando un transmisor envía una señal, los sensores estáticos la captan y miden el tiempo entre el envío y la recepción de la señal. En función del resultado obtenido, es decir, del tiempo de retardo, se calcula la distancia entre el emisor y el receptor. Sobre la base de los datos de distancia, se calculan las coordenadas tridimensionales del objeto en el sistema. La orientación del objeto se determina usando un grupo de tres transmisores rígidamente fijos.
Las ventajas de los sistemas de seguimiento ultrasónico son la buena precisión de la medición de coordenadas y ángulos, así como la capacidad de construir casi cualquier área de trabajo.
Las principales desventajas del seguimiento ultrasónico incluyen la necesidad de visibilidad directa entre emisores y receptores, la baja velocidad del ultrasonido, la necesidad de una calibración precisa de los receptores y una disminución de la precisión con los cambios de temperatura y las ráfagas de viento.