Virtual Reality (VR) Tracking erklärt

Es gibt verschiedene Faktoren, die bestimmen, ob ein VR-Headset für dich geeignet ist oder nicht. Dazu gehören beispielsweise die Auflösung des Headsets oder das Sichtfeld. Aber auch die Art des Trackings kann ein VR-Headset unterscheiden. Einige Headsets kannst du direkt aufsetzen und sofort loslegen, während bei anderen eine komplizierte Einrichtung erforderlich ist. Aber wie funktionieren die verschiedenen Tracking-Methoden genau? Und was sind die voor- und Nachteile davon?

Was ist der Unterschied zwischen 3 DoF und 6 DoF?

Die meisten mobilen Headsets - mit Ausnahme von Oculus Quest und Vive Focus Plus - nutzen rotierendes Tracking (3 DoF). Mit diesen Headsets kannst du nach oben und unten schauen, nach links und rechts, und deinen Kopf neigen. Aber wenn du nach vorne oder hinten lehnst oder die Position deines Kopfes bewegst, wird diese Bewegung nicht verfolgt. Die gesamte virtuelle Welt bewegt sich in diesem Fall mit dir, anstatt dass du dich in der virtuellen Welt bewegst. Dasselbe gilt für die Controller.

Für sitzende VR-Inhalte ist das kein Problem, aber wenn du ein VR-Headset mit room-scale verwendest, wird dadurch die Immersion gebrochen. Du kannst dich schließlich nicht in der virtuellen Welt bewegen oder deine Hände benutzen, um etwas zu tun.

VR-Headsets, die an einen Computer angeschlossen werden, sowie die bereits erwähnten Oculus Quest und HTC Vive Focus Plus, nutzen positionelles Tracking (6 DoF). Dadurch kann sich der Benutzer tatsächlich in der virtuellen Umgebung bewegen. Wenn der Raum es zulässt, kannst du sogar durch den Raum laufen (room-scale). Wenn die Controller ebenfalls 6 DoF sind, kannst du direkt mit virtuellen Objekten interagieren. Du kannst deine Hände von oben nach unten und von vorne nach hinten bewegen, wodurch du alle Bewegungen machen kannst, die du auch in der realen Welt machen würdest.

Beispiele für 3 DoF VR-brillen sind:

  • Oculus Go;
  • Google Cardboard;
  • Samsung Gear VR;
  • Google Daydream.

Beispiele für 6 DoF VR-brillen sind:

  • HTC Vive Pro & Pro Eye;
  • Oculus Rift S und Oculus Quest;
  • Valve Index;
  • WMR-brillen.

Welche Tracking-Methoden gibt es?

Rotierendes 3 DoF-Tracking wird immer mit einem Gyroskop durchgeführt. Aber positionelles 6 DoF-Tracking ist etwas komplizierter. Es gibt noch keinen Industriestandard für die "perfekte" Art des positionellen Trackings. Daher verwenden fast alle VR-Headsets eine andere Form des Trackings. Die verschiedenen Formen des Trackings bringen unterschiedliche voor- und Nachteile mit sich. Dazu gehören die Kosten, die Einrichtung, die Größe der Tracking-Umgebung und die Kompatibilität mit anderen VR-Systemen.

Constellation (Oculus Rift CV1)

Oculus Rift war vor einigen Jahren einer der Pioniere der virtuellen Realität. Das Ziel war es, ein gutes VR-Headset zu einem relativ günstigen Preis zu schaffen, sodass die Verbraucher high-end VR-Qualität genießen konnten. Die Konkurrenz, wie HTC und OptiTrack, war preislich nämlich deutlich höher.

Das Oculus-Headset und die Controller haben eine Anzahl von Infrarot-LED-lampjes unter dem Plastik. Die externen Sensoren, die du bei der Einrichtung der Oculus Rift verwendest, können diese LED-lampjes sehen und leiten diese Informationen an die Computersoftware weiter. Dadurch weiß der Computer - und somit das VR-Spiel -, wo sich das Oculus-Headset und die Controller im Raum befinden. Die neue Oculus Rift S verwendet mittlerweile eine andere Art des Trackings, aber sie nutzt immer noch dieselbe Methode, um die Touch-Controller von der Headset-Position aus zu verfolgen.

PSVR-Tracking

Playstation VR funktioniert - ähnlich wie die Oculus Rift CV1 - mit Kamerasensoren, aber im Gegensatz zur Rift verwendet PSVR Tracking im Lichtspektrum. Die Playstation 4 "Kameraleiste" enthält zwei auseinanderliegende Sensoren. Die Kamera ist mit der Playstation verbunden, die die Bilddaten verwendet, um die blauen Lichtstreifen auf dem Headset und die Lichtkugeln auf den Controllern zu verfolgen.

SteamVR (HTC Vive, Vive Pro & Valve Index)

Basisstationen - auch Lighthouses genannt - werden in den gegenüberliegenden oberen Ecken des Raumes platziert. Sie senden einen Laserstrahl über den gesamten Raum aus. Dies geschieht achsenweise, also wiederholt von links nach rechts und dann von oben nach unten. Bei jeder Bewegung geben sie ein starkes IR-lichtflits ab.

Das VR-Headset und die Controller enthalten einen Chip, der die Zeit zwischen dem IR-flitsen und dem Auftreffen des Lasers auf jeder Achse misst. Auf diese Weise kann die Position in einem großen Raum sehr genau bestimmt werden.

Inside-out-Tracking (Windows Mixed Reality, Oculus Rift S, Vive Focus Plus)

Beim inside-out-Tracking befindet sich eine Kamera im Headset. Diese Kamera betrachtet den gesamten Raum und kann basierend auf dem Raum eine genaue Schätzung davon geben, wo sich das Headset und die Controller befinden.

Um die Controller zu verfolgen, arbeiten die Systeme auf die gleiche Weise wie das zuvor erwähnte "Constellation"-Tracking; mit sichtbarem Licht oder Infrarotlicht unter dem Plastik der Controller. Die Kamera im Headset kann dieses Licht einfangen und weiß so, wo sich die Controller befinden.
 

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