NaturalPoint OptiTrack

Optinen paikannuslaitteisto

Paikannus

CAVEa käytettäessä katsojan silmien sijaintia ja katselusuuntaa on mitattava jatkuvasti, koska kullekin katsojan ympärillä oleville kuvapinnoille täytyy jatkuvasti heijastaa stereoskooppinen kuva katsojan silmien perspektiivistä. Tähän tarvitaan tarkka paikannuslaitteisto, joita on kaksi vaihtoehtoista, magneettinen ja optinen.

NaturalPointOptiTrackEtukamerat_435.jpg

NaturalPoint OptiTrack V100:R2 optisen paikannuslaitteiston etukamerat

Optinen paikannus

Optinen paikannus on toteutettu amerikkalaisen NaturalPointinOptiTrack -paikannuslaitteistolla. Siihen kuuluu kaksitoista kameraa, jotka kuvaavat paikannettavia optisia markkereita eri puolilta CAVE-tilassa ja välittävät elävän videokuvan keskittimen (OptiHubin) kautta laskentatietokoneelle usb-liitännän kautta.

NaturalPointOptiHub_435.jpg

NaturalPointin optisen paikannuslaitteiston keskitin OptiHub

Laskenta

Tietokoneohjelmisto hakee usean kameran tuottamasta reaaliaikaisesta videokuvavirrasta kunkin paikannettavan markkerin sijainnin. Jäykän kappaleen (kappale, jossa markkerit ovat kiinteästi paikoillaan toisiinsa nähden) suuntatiedot lasketaan markkereiden sijainnin perusteella ja saadaan X-, Y- ja Z-akseleiden offset-arvoista CAVEn nollapisteestä eli origosta, sekä kierto-, kallistus- ja pyörähdyskulmista. NaturalPoint OptiTrack V100:R2:nkameroiden resoluutio on 640x480 ja kuvataajuus 100 kuvakehystä sekunnissa.

StereoGraphicsCrystalEyes3withOpticalMarkers_435.jpg

Stereolasit, joista markkerit tekevät jäykän kappaleen, jolloin voidaan laskea stereolasien paikan lisäksi myös katselukulma

Paikannusdata välitetään grafiikkaa piirtävälle tietokonelaitteistolle ethernet-verkon välityksellä. Tracking Tools -ohjelmisto tukee sekä TrackD- että VRPN-rajapintoja. Optiset markkerit on kiinnitetty nestekidesuljinlaseihin ja ohjaimeen, joita siis jatkuvasti seurataan. Kun tiedetään stereolasien tarkka sijainti, voidaan siitä laskea katsojan silmien sijainti.

Hahmoanimaatio

Kun markkereita kiinnitetään ihmisen niveliin, voidaan haluttaessa tehdä tietokoneella hahmoanimaatiota. Tietokoneelle tallennetaan ihmisen nivelten liikeradat, ja nivelistä rakennetun luurangon päälle voidaan sijoittaa jokin animaatiohahmo. Tämä on yksi tapa valmistaa animaatioelokuvia.

NaturalPointTrackingToolsSnapshot_435.jpg

Paikannusdata välitetään grafiikkatietokoneelle ethernet-verkon yli Motive -ohjelmiston avulla

Optisen paikannuksen edut ja haitat

Optisen paikannuksen etuna on tarkkuus, nopeus ja lähes olematon vääristymä. Kun kameroita on riittävästi, voidaan jäykän kappaleen sijainti laskea millimetrien tarkkuudella. Kuvataajuus 100 Hz riittää hyvin katsojan paikannukseen.

Optisen paikannuksen haittana on katvealueet ja näkyvät kamerat. Paikannettavasta kappaleesta on oltava suora näköyhteys vähintään kolmeen kameraan, jotta paikannus olisi mahdollista. Katvealueita syntyy väistämättä, ja tällöin paikannusdataa ei saada lainkaan, ja kuvan päivitys pysähtyy, kunnes päästään katvealueelta. Magneettinen paikannusjärjestelmä sen sijaan ei tunne katvealueita. Myös etuseinällä näkyvät kamerat haittaavat immersiota eli virtuaalimalliin uppoutumista.

Ylös / Up