Sistemas de rastreamento de realidade virtual

Os dispositivos de rastreamento são componentes intrínsecos em qualquer sistema de RV. Esses dispositivos se comunicam com a unidade de processamento do sistema, informando-a sobre a orientação do ponto de vista do usuário. Em sistemas que permitem que um usuário se mova em um espaço físico, os rastreadores detectam onde o usuário está, a direção na qual ele se move e sua velocidade.

Existem vários tipos de sistemas de controle usados nos sistemas de RV, mas todos têm algumas coisas em comum. Eles podem detectar seis graus de liberdade (6-DOF): essa é a posição do objeto dentro das coordenadas x, y e z de um espaço e a orientação do objeto. A orientação inclui as rotações do eixo Y, eixo Z e eixo X do objeto.

Da perspectiva do usuário, isso significa que quando você veste um HMD, a visão muda à medida que você olha para cima, para baixo, para a esquerda e para a direita. Ela também muda se você virar sua cabeça em um ângulo ou movê-la para frente ou para trás sem mudar o ângulo de sua contemplação. Os rastreadores no HMD informam à CPU onde você está olhando e a CPU envia as imagens corretas para as telas de seu HMD.

Cada sistema de rastreamento tem um dispositivo que gera um sinal, um sensor que detecta o sinal e uma unidade de controle que processa o sinal e envia as informações para a CPU. Alguns sistemas requerem que você conecte o componente do sensor ao usuário (ou ao equipamento do usuário). Nesse tipo de sistema, você posiciona os emissores de sinal em pontos fixos no ambiente. Alguns sistemas são configurados de forma contrária: o usuário veste os emissores enquanto é rodeado por sensores anexados ao ambiente.

Os sinais enviados dos emissores para os sensores podem assumir várias formas, incluindo sinais eletromagnéticos, acústicos, ópticos e mecânicos. Cada tecnologia tem seu próprio conjunto de vantagens e desvantagens.

 
• Os sistemas de rastreamento eletromagnéticos medem os campos magnéticos gerados passando uma corrente elétrica seqüencialmente através de três bobinas de fios dispostas em uma orientação perpendicular uma à outra. Cada pequena bobina se torna um ímã, e os sensores do sistema medem como seu campo magnético afeta as outras bobinas. Essa medição informa ao sistema a direção e a orientação do emissor. Um bom sistema de rastreamento eletromagnético é bastante sensível, com baixos níveis de latência. Uma desvantagem desse sistema é que qualquer coisa que gere um campo magnético pode interferir nos sinais enviados aos sensores.
• Os sistemas de rastreamento acústico emitem e enviam ondas de som ultra-sônicas para determinar a posição e a orientação de um alvo. A maioria mede o tempo que o som ultra-sônico leva para atingir um sensor. Geralmente, os sensores estão estacionários no ambiente: o usuário veste os emissores ultra-sônicos. O sistema calcula a posição e a orientação do alvo com base no tempo que o som leva para atingir os sensores. Os sistemas de rastreamento acústico têm muitas desvantagens. A velocidade do som é relativamente lenta; assim, a taxa de atualizações na posição de um alvo também é lenta. O ambiente também pode afetar adversamente a eficiência do sistema, porque a velocidade do som através do ar pode mudar dependendo da temperatura, umidade ou pressão barométrica no ambiente.
• Os dispositivos de rastreamento ópticos usam a luz para medir a posição e a orientação de um alvo. O emissor de sinal em um dispositivo óptico geralmente consiste em um conjunto de LEDs infravermelhos. Os sensores são câmeras que podem sentir a luz infravermelha emitida. Os LEDs acendem em pulsos seqüenciais. As câmeras gravam os sinais de pulso e enviam as informações para a unidade de processamento do sistema. A unidade pode então extrapolar os dados para determinar a posição e a orientação do alvo. Os sistemas ópticos têm uma taxa de atualização rápida, o que significa que os problemas de latência são minimizados. A desvantagem do sistema é que a linha do sinal entre a câmera e um LED pode ser obscurecida, interferindo no processo de rastreamento. A luz do ambiente ou radiação infravermelha também pode tornar o sistema menos efetivo.
• Os sistemas de rastreamento mecânicos contam com uma conexão física entre o alvo e um ponto de referência fixo. Um exemplo comum de um sistema de rastreamento mecânico no campo de RV é o monitor BOOM. Um monitor BOOM é um HMD montado na extremidade de um braço mecânico com dois pontos de articulação. O sistema detecta a posição e a orientação por meio do braço. A taxa de atualização é muito alta com sistemas de rastreamento mecânico, mas a desvantagem é que eles limitam o alcance de movimentação do usuário.

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