Im Kontext der virtuellen Realität (VR) bezeichnet Pose Tracking die präzise Erfassung der Bewegung und Position von Kopf, Händen und Körper des Benutzers, um ein realistisches und immersives Erlebnis zu schaffen. In der VR werden zwei primäre Tracking-Methoden verwendet: Outside-In-Tracking und Inside-Out-Tracking .
Wir erläutern Ihnen folgende Aspekte:
- Was ist der Unterschied zwischen Outside-In- und Inside-Out-Tracking?
- Wie funktioniert VR-Tracking
- So wählen Sie Tracking-Methoden aus Inside-Out und Outside-In
- Beispiele zur Referenz
Was ist der Unterschied zwischen Outside-In- und Inside-Out-Tracking?
Der Hauptunterschied zwischen Outside-In- und Inside-Out-Tracking liegt in der Methode, mit der die Bewegungen des Benutzers in der virtuellen Realität (VR) erfasst und interpretiert werden.
Kurz gesagt: Der Titel und das Bild oben verdeutlichen ihre Bedeutung. Outside-In-Tracking bezeichnet die Platzierung externer Sensoren (z. B. Basisstationen) rund um das VR-Headset, um die Bewegungen der Nutzer zu verfolgen. Inside-Out-Tracking bezeichnet die Platzierung eingebetteter Sensoren (z. B. Kameras) am Headset oder den Controllern, um die Bewegungen der Nutzer zu verfolgen.
Und hier sind die wichtigsten Unterschiede:
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Outside-In-Verfolgung |
Inside-Out-Tracking |
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Externe Sensoren |
Sensorreferenzpunkte |
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Sensorreferenzpunkte |
Umfeldanalyse |
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Genauigkeit und Präzision |
Potenzial für reduzierte Okklusion |
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Potenzial für reduzierte Okklusion |
Mögliche Tracking-Einschränkungen |
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Größere Tracking-Bereiche |
Kostengünstige Lösung |
Outside-In-Verfolgung
Beim Outside-In-Tracking ist es offensichtlich, dass es auf externen Sensoren oder Kameras in der Umgebung basiert. Diese Sensoren verfolgen die Bewegung und Position von Markierungen oder Sensoren, die am Benutzer oder seinen VR-Geräten angebracht sind.
Zweitens liefern die externen Sensoren einen Referenzpunkt für die genaue Berechnung der Position und Bewegung des Benutzers. Durch die Triangulation der Daten mehrerer Sensoren kann das System die Position und Orientierung des Benutzers im 3D-Raum bestimmen.
Drittens bieten Outside-In-Trackingsysteme aufgrund der Verwendung dedizierter Sensoren und spezieller Tracking-Algorithmen häufig eine hohe Genauigkeit und Präzision.
Viertens sind die Sensoren, da sie sich außerhalb des Benutzers befinden, weniger anfällig für Okklusionsprobleme , bei denen der Körper des Benutzers oder Gegenstände die Sichtlinie zwischen den Sensoren und den verfolgten Geräten blockieren.
Und schließlich kann das Outside-In-Tracking mit mehreren in der Umgebung platzierten Sensoren größere physische Räume abdecken und so VR im Raummaßstab ermöglichen.
Inside-Out-Tracking
Beim Inside-Out-Tracking werden Sensoren verwendet, die in das VR-Headset oder die Controller eingebettet sind. Diese Sensoren, wie beispielsweise Kameras oder Infrarotsensoren, erfassen die Umgebung des Benutzers.
Zweitens analysieren Inside-Out-Tracking-Algorithmen die erfassten Daten, um die Position und Bewegung des Benutzers im Verhältnis zur Umgebung zu bestimmen. Zur Interpretation der Sensordaten werden Computer-Vision-Techniken , Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) oder andere Methoden eingesetzt.
Drittens sind Inside-Out-Tracking-Systeme in der Regel mobiler und einfacher einzurichten, da sie keine externen Sensoren benötigen. Nutzer können Inside-Out-Tracking-Systeme einfach durch Aufsetzen des VR-Headsets nutzen.
Viertens kann Inside-Out-Tracking Einschränkungen bei der Verfolgung von Benutzerbewegungen außerhalb des Sichtfelds der eingebetteten Sensoren aufweisen. Auch das Verdecken der Hände oder Controller kann die Tracking-Genauigkeit vorübergehend beeinträchtigen.
Und schließlich ist Inside-Out-Tracking im Vergleich zu Outside-In-Tracking tendenziell kostengünstiger, da es keine zusätzliche Sensorinfrastruktur erfordert.
Es ist wichtig zu beachten, dass die spezifischen Möglichkeiten und Einschränkungen von Outside-In- und Inside-Out-Tracking je nach VR-System und -Generation variieren können. Der technologische Fortschritt hat zu kontinuierlichen Verbesserungen beider Tracking-Methoden geführt und bietet Nutzern ein intensiveres und präziseres VR-Erlebnis.
Wie funktioniert VR-Tracking?
Outside-In-Verfolgung
- Sensor-Setup: Beim Outside-In-Tracking verwendet das VR-System externe Sensoren wie Kameras oder Infrarotsensoren, die strategisch in der Umgebung positioniert sind. Diese Sensoren dienen als Referenzpunkte und erfassen die Bewegungen und Positionen von Markierungen oder Sensoren, die am Benutzer oder seinen VR-Geräten angebracht sind. Sie können sich beispielsweise das Pimax 8KX-Setup ansehen, um herauszufinden, wie Sie die richtige Position der Basisstationen und die gesamte Einrichtung eines Outside-Tracking-VR-Headsets erreichen.
- Markierungserkennung: Die externen Sensoren erfassen und verfolgen die am Körper des Benutzers oder an VR-Geräten angebrachten Markierungen oder Sensoren. Diese Markierungen können reflektierende Markierungen, LED-Markierungen oder andere identifizierbare Merkmale sein, die die Sensoren erkennen können.
- Datenverarbeitung: Die von den externen Sensoren erfassten Trackingdaten werden zur Verarbeitung an einen Computer oder spezielle Tracking-Hardware gesendet. Mithilfe ausgefeilter Algorithmen und Triangulationstechniken werden die Daten analysiert und die genaue Position und Ausrichtung der verfolgten Markierungen im dreidimensionalen Raum bestimmt.
- Posenschätzung: Basierend auf den Positionen der getrackten Marker und der bekannten Geometrie des VR-Setups kann das System die Position und Bewegung des Benutzers relativ zu den von den externen Sensoren bereitgestellten Referenzpunkten berechnen. Diese Informationen werden verwendet, um die Position und Ausrichtung der virtuellen Kamera zu aktualisieren und so eine realistische Darstellung der virtuellen Umgebung zu ermöglichen.
- Feedback und Interaktion: Die präzise erfassten Benutzerbewegungen ermöglichen realistische Interaktionen innerhalb der VR-Umgebung. Das System erkennt Gesten, Handbewegungen oder Controller-Positionen und ermöglicht dem Benutzer so die Interaktion mit virtuellen Objekten oder die Manipulation des virtuellen Raums.
Inside-Out-Tracking
- Eingebettete Sensoren: Inside-Out-Tracking basiert auf Sensoren, die in das VR-Headset oder die Controller eingebettet sind. Diese Sensoren können Kameras, Infrarotsensoren oder andere spezielle Tracking-Technologien sein. Sie erfassen die Umgebung und Bewegungen des Benutzers direkt von den VR-Geräten.
- Umgebungsanalyse: Die erfassten Sensordaten werden mithilfe von Computer-Vision-Algorithmen, SLAM-Techniken (Simultaneous Localization and Mapping) oder anderen Methoden verarbeitet. Diese Algorithmen analysieren die visuellen oder Positionsinformationen der eingebetteten Sensoren, um die Bewegungen des Benutzers und die Umgebung zu interpretieren.
- Positionsbestimmung: Durch die Analyse der visuellen Eingaben oder mithilfe von SLAM-Algorithmen ermittelt das System die Position und Bewegung des Benutzers in der virtuellen Umgebung. Die erfassten Daten werden verwendet, um Position und Ausrichtung der virtuellen Kamera zu aktualisieren und so eine genaue Darstellung der Benutzerbewegungen zu ermöglichen.
- Tracking-Einschränkungen: Inside-Out-Tracking kann bei Bewegungen außerhalb des Sichtfelds der eingebetteten Sensoren Einschränkungen aufweisen. Das Verdecken der Hände oder Controller kann die Tracking-Genauigkeit vorübergehend beeinträchtigen, da die Sensoren auf visuelle Eingaben angewiesen sind.
- Portabilität und einfache Einrichtung: Inside-Out-Tracking bietet den Vorteil der Portabilität und einfachen Einrichtung. Benutzer können einfach das VR-Headset aufsetzen oder die Controller in die Hand nehmen, und das Tracking-System funktioniert ohne externe Sensoren oder Kalibrierung.
So wählen Sie die Tracking-Methode aus Inside-Out und Outside-In
1. Umweltbedingungen und Platz
Von innen nach außen:
- Geeignete Umgebung: Ideal für kleine oder variable Umgebungen wie Wohnzimmer oder Büro. Da keine externen Sensoren erforderlich sind, bietet es mehr Flexibilität bei der räumlichen Gestaltung.
- Platzbedarf: Geringerer Platzbedarf, da keine externen Sensoren erforderlich sind. Kann in kleineren Bereichen eingesetzt werden.
Von außen nach innen:
- Geeignete Umgebung: Besser für Umgebungen mit viel Platz und stabilen Bedingungen, wie z. B. einen dedizierten VR-Raum oder ein Labor. Erfordert die Installation von Sensoren in den Ecken oder Wänden des Raums.
- Platzbedarf: Erfordert ausreichend Platz zum Installieren und Positionieren externer Sensoren.
2. Tracking-Genauigkeit und Stabilität
Von innen nach außen:
- Genauigkeit: Aufgrund der Abhängigkeit von integrierten Kameras und Sensoren kann die Genauigkeit unter bestimmten Bedingungen (z. B. bei schwachem Licht oder komplexen visuellen Hintergründen) geringer sein.
- Stabilität: Kann durch Okklusion des Benutzers beeinträchtigt werden, wenn Hände oder Körper die Sicht der Sensoren blockieren können.
Von außen nach innen:
- Genauigkeit: Bietet im Allgemeinen eine höhere Genauigkeit, da externe Sensoren Daten aus mehreren Winkeln erfassen und so Okklusionsprobleme reduzieren.
- Stabilität: Bietet normalerweise eine stabilere Verfolgung, insbesondere in komplexen Umgebungen, da die Sensoren an ihrem Platz fixiert sind.
3. Installation und Wartung
Von innen nach außen:
- Einfache Installation: Es müssen keine externen Geräte im Raum installiert werden; die Einrichtung ist einfacher, da Sie nur das Headset oder die Controller konfigurieren und anpassen müssen.
- Wartung: Die Wartung ist einfacher und umfasst im Allgemeinen Software-Updates und Hardware-Wartung.
Von außen nach innen:
- Installationsaufwand: Erfordert die Installation von Sensoren im Raum, was die Montage an Wänden und Decken sowie die Verkabelung umfassen kann.
- Wartung: Die Wartung kann komplexer sein und Anpassungen und Überprüfungen der Sensorpositionen sowie die Behebung potenzieller Hardwareprobleme umfassen.
4. Mobilitätsfreiheit
Von innen nach außen:
- Flexibilität: Bietet mehr Bewegungsfreiheit, da die Sensoren in das Headset oder die Controller integriert sind und nicht durch externe Geräte eingeschränkt werden.
- Anpassungsfähigkeit: Benutzer können sich frei im Raum bewegen, ohne durch die Position der Sensoren eingeschränkt zu sein.
Von außen nach innen:
- Einschränkungen: Die Bewegungsfreiheit des Benutzers wird durch den Erfassungsbereich externer Sensoren eingeschränkt. Bewegungen zu weit von den Sensoren entfernt oder deren Abdeckung kann die Ortung beeinträchtigen.
- Anpassungsfähigkeit: Bei der Installation und Einrichtung muss der Aktivitätsbereich des Benutzers berücksichtigt werden, um eine Sensorabdeckung für alle erforderlichen Trackingbereiche sicherzustellen.
5. Budget und Kosten
Von innen nach außen:
- Anschaffungskosten: Normalerweise niedrigere Anschaffungskosten, da keine zusätzlichen externen Sensoren oder Kameras erforderlich sind.
- Langfristige Kosten: Möglicherweise ist mehr technischer Support und Wartung erforderlich, die Gesamtkosten sind jedoch überschaubarer.
Von außen nach innen:
- Anschaffungskosten: Möglicherweise höhere Anschaffungskosten aufgrund der Notwendigkeit zusätzlicher Sensoren und Installation.
- Langfristige Kosten: Aufgrund der Abnutzung externer Geräte können die Wartungs- und Ersatzkosten höher sein.
Abschluss
Die Wahl zwischen Inside-Out- und Outside-In- Tracking-Methoden hängt weitgehend von Ihren spezifischen Anforderungen und Bedingungen ab:
- Wenn Sie eine flexible, praktische Einrichtung mit größerer Mobilität benötigen und in einer kleineren oder komplexeren Umgebung arbeiten, ist Inside-Out-Tracking möglicherweise besser geeignet.
- Wenn Sie Wert auf hohe Genauigkeit und Stabilität legen und einen komplexeren Installationsprozess mit potenziellen Platzbeschränkungen bewältigen können, ist Outside-In-Tracking möglicherweise die bessere Option.
Beispiele zur Referenz
| Headset | Tracking-Methode | Auflösung | Sichtfeld | Preis ($) |
| Pimax Kristalllicht | Von innen nach außen und von außen nach innen | 2880 x 2880 pro Auge | 130° | 899 US-Dollar |
| Pimax 8KX | Von außen nach innen | 3840 x 2160 pro Auge | 200° | 1.387 USD |
| Oculus Rift S | Von innen nach außen | 1280 x 1440 pro Auge | 115° | 399 US-Dollar |
| HTC Vive Pro | Von außen nach innen | 1440 x 1600 pro Auge | 110° | 1.399 US-Dollar |
| Ventilindex | Von außen nach innen | 1440 x 1600 pro Auge | 130° | 999 US-Dollar |
| PlayStation VR | Von außen nach innen | 960 x 1080 pro Auge | 100° | Ab 399 $ |
| Oculus Quest 2 | Von innen nach außen | 1832 x 1920 pro Auge | 100° | Ab 299 $ |
| HP Reverb G2 | Von innen nach außen | 2160 x 2160 pro Auge | 114° | 599 US-Dollar |
Vielen Dank fürs Lesen. Wenn Sie sich für Pimax Crystal Light oder verwandte VR-Kenntnisse interessieren, besuchen Sie uns gerne auf unserem Discord-Kanal .
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