Система отслеживания движений головы (жарг. трекер, от англ. to track «отслеживать») — устройство ввода информации для персонального компьютера, преобразующее движения головы пользователя в координаты.

В потребительских системах применяются те же технологии, что и в системах захвата движений тела, но оптимизированные под низкую цену. При этом движение требуется отслеживать лишь в ограниченном пространстве перед компьютерным монитором.

Применение

• В шлемах виртуальной реальности трекер отслеживает движения головы, и соответственно изменяется изображение в шлеме.
• Для людей с ограниченной подвижностью как замена мыши.
• В симуляторах для имитации поворотов головы. Особенно это важно в авиасимуляторах, где вражеский самолёт может находиться в любом направлении от вас. Для того, чтобы пользователь не отворачивался от экрана, система настраивается так, что небольшой поворот головы соответствует повороту камеры на 180°.
• В трёхмерном программном обеспечении для имитации трёхмерности «заэкранного» мира — при поворотах, наклонах и т. д. изображение на экране подстраивается так, что возникает иллюзия, что пользователь смотрит через окно-монитор на трёхмерный объект.

Принцип действия

Маркер и датчик

На голове пользователя крепится маркер. В зависимости от применения, он может наклеиваться прямо на лоб, крепиться к наушникам, к головному убору и т. д. Неподвижный датчик отслеживает движения маркера. Отслеживание маркера может быть электромагнитным, лазерным, оптическим или ультразвуковым.

Маркер может быть активным и пассивным. Активный маркер имеет встроенный излучатель (соответственно, он либо имеет встроенный источник питания, либо привязан проводом к основному блоку). Пассивный маркер отражает видимый или инфракрасный свет.

Теоретически возможна (но не применяется в потребительских устройствах) система с неподвижными маркерами и закрепляемым на голове приёмником.

Инерциальное отслеживание

В этом случае на голове пользователя крепится отслеживающий блок с гироскопами и акселерометрами (как в шлемах виртуальной реальности). Привязка к неподвижному маркеру такому устройству не требуется.

Примеры

TrackIR

TrackIR применяет инфракрасную камеру с подсветкой инфракрасными диодами; в качестве маркера используется специальная отражающая наклейка. Также в некоторые комплектации TrackIR входит кепка с двумя вшитым маркерами (на козырьке и сзади — для тех, кто носит её козырьком назад). TrackIR отслеживает движение по 6 степеням свободы — это позволяет, например, «перегнуться через борт». В мире авиасимуляторов считается high-end. Недостаток — высокая цена.

RUCAP UM-5

Трекер RUCAP UM-5^[1] — это беспроводной джойстик который:

• отвечает за управление обзором в компьютерных играх, наиболее эффективен в играх авиавимуляторах и автосимуляторах;
• является устройством, заменяющим компьютерную мышь для людей с ограниченными возможностями.

Трекер RUCAP UM-5 в реальном времени и с высокой точностью определяет положение и поворот головы человека относительно монитора.

Данный проект выведен в массовое производство в 2010 году. В устройстве применяется активный ультразвуковой маркер. Движение головы отслеживается с высокой точностью по пяти степеням свободы.

HeadJoy и производные

HeadJoy^[2] — устройство, разработанное российскими энтузиастами, предположительно на основе открытого USB-джойстика MJoy. Имеет активный маркер с четырьмя светодиодами, закрытыми специальной шторкой; приёмник сравнивает интенсивность света от каждого из них и соответственно вычисляет поворот головы пользователя. Работает по трём координатам — поворот головы и приближение к экрану.

Также существуют несколько клонов HeadJoy, работающих по тому же принципу.

Самоделки на основе Wii Remote

С самого выхода приставки Nintendo Wii начались попытки^[3] применить пульт от неё (Wii Remote) в качестве трекера головы. Несмотря на низкую цену, Wii Remote содержит ИК-камеру высокого разрешения со встроенным ПЛИС-фильтром, вычленяющим из изображения яркие точки, простейший трёхосный акселерометр и Bluetooth.

По состоянию на конец 2008 года, Wii Remote как трекер полностью поддерживается программой FreeTrack.

Профессиональный трекинг A.R.T

A.R.T. — профессиональная система трекинга, применяющаяся в научных исследованиях, системах виртуальной реальности для разработки сложных технических изделий (авиакосмическая и автомобильная промышленность и т. д.), медицине и робототехнике. Система построена на инфракрасном оптическом принципе. Также A.R.T.^[4] может работать в режиме motion capture.

Программы, использующие обычную веб-камеру

• Enable Viacam.
• FaceTrackNoIR.
• Cam2Pan — shareware-программа, применяющая для отслеживания движений головы веб-камеру^[5]. По заверениям разработчика, Cam2Pan может работать без всяких маркеров, однако отражающая наклейка или яркий светодиод улучшает отслеживание.
• FreeTrack — открытая альтернатива Cam2Pan. Лица не распознаёт, но позволяет использовать сборку из трёх светодиодов для отслеживания движений головы по шести координатам.

См. также

• Системы трекинга
• Захват движения
• Игровой контроллер
• Калибровка камеры
• Компьютерное зрение
• Технические средства реабилитации

Примечания