Система отслеживания движений головы

Запрос «Трекер (устройство ввода)» перенаправляется сюда; см. также другие значения.

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 вшитыми 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 — 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 — 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 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 отслеживания, применяемая 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. может работать в режиме motion capture.

Программы, использующие обычную веб-камеру

• Enable Viacam.
• FaceTrackNoIR.
• Cam2Pan — shareware-программа, применяющая для отслеживания движений головы с помощью веб-камеры. По заверениям разработчика, Cam2Pan может работать без всяких маркеров, однако отражающая наклейка или яркий светодиод улучшает отслеживание.
• FreeTrack — открытая альтернатива TrackIR, использующая для отслеживания обычную web-самеру и сборку из одного, трёх или четырёх светодиодов. Светодиодную сборку (или же сборку с отражателями) пользователь вынужден изготавливать самостоятельно. Отслеживает движения по всем шести координатам.

См. также

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

Отрывок, характеризующий Система отслеживания движений головы

«И вот охота заставлять ее петь? – что она может петь? И ничего тут нет веселого», думал Николай.
Соня взяла первый аккорд прелюдии.
«Боже мой, я погибший, я бесчестный человек. Пулю в лоб, одно, что остается, а не петь, подумал он. Уйти? но куда же? всё равно, пускай поют!»
Николай мрачно, продолжая ходить по комнате, взглядывал на Денисова и девочек, избегая их взглядов.
«Николенька, что с вами?» – спросил взгляд Сони, устремленный на него. Она тотчас увидала, что что нибудь случилось с ним.
Николай отвернулся от нее. Наташа с своею чуткостью тоже мгновенно заметила состояние своего брата. Она заметила его, но ей самой так было весело в ту минуту, так далека она была от горя, грусти, упреков, что она (как это часто бывает с молодыми людьми) нарочно обманула себя. Нет, мне слишком весело теперь, чтобы портить свое веселье сочувствием чужому горю, почувствовала она, и сказала себе:
«Нет, я верно ошибаюсь, он должен быть весел так же, как и я». Ну, Соня, – сказала она и вышла на самую середину залы, где по ее мнению лучше всего был резонанс. Приподняв голову, опустив безжизненно повисшие руки, как это делают танцовщицы, Наташа, энергическим движением переступая с каблучка на цыпочку, прошлась по середине комнаты и остановилась.
«Вот она я!» как будто говорила она, отвечая на восторженный взгляд Денисова, следившего за ней.
«И чему она радуется! – подумал Николай, глядя на сестру. И как ей не скучно и не совестно!» Наташа взяла первую ноту, горло ее расширилось, грудь выпрямилась, глаза приняли серьезное выражение. Она не думала ни о ком, ни о чем в эту минуту, и из в улыбку сложенного рта полились звуки, те звуки, которые может производить в те же промежутки времени и в те же интервалы всякий, но которые тысячу раз оставляют вас холодным, в тысячу первый раз заставляют вас содрогаться и плакать.
Наташа в эту зиму в первый раз начала серьезно петь и в особенности оттого, что Денисов восторгался ее пением. Она пела теперь не по детски, уж не было в ее пеньи этой комической, ребяческой старательности, которая была в ней прежде; но она пела еще не хорошо, как говорили все знатоки судьи, которые ее слушали. «Не обработан, но прекрасный голос, надо обработать», говорили все. Но говорили это обыкновенно уже гораздо после того, как замолкал ее голос. В то же время, когда звучал этот необработанный голос с неправильными придыханиями и с усилиями переходов, даже знатоки судьи ничего не говорили, и только наслаждались этим необработанным голосом и только желали еще раз услыхать его. В голосе ее была та девственная нетронутость, то незнание своих сил и та необработанная еще бархатность, которые так соединялись с недостатками искусства пенья, что, казалось, нельзя было ничего изменить в этом голосе, не испортив его.
«Что ж это такое? – подумал Николай, услыхав ее голос и широко раскрывая глаза. – Что с ней сделалось? Как она поет нынче?» – подумал он. И вдруг весь мир для него сосредоточился в ожидании следующей ноты, следующей фразы, и всё в мире сделалось разделенным на три темпа: «Oh mio crudele affetto… [О моя жестокая любовь…] Раз, два, три… раз, два… три… раз… Oh mio crudele affetto… Раз, два, три… раз. Эх, жизнь наша дурацкая! – думал Николай. Всё это, и несчастье, и деньги, и Долохов, и злоба, и честь – всё это вздор… а вот оно настоящее… Hy, Наташа, ну, голубчик! ну матушка!… как она этот si возьмет? взяла! слава Богу!» – и он, сам не замечая того, что он поет, чтобы усилить этот si, взял втору в терцию высокой ноты. «Боже мой! как хорошо! Неужели это я взял? как счастливо!» подумал он.
О! как задрожала эта терция, и как тронулось что то лучшее, что было в душе Ростова. И это что то было независимо от всего в мире, и выше всего в мире. Какие тут проигрыши, и Долоховы, и честное слово!… Всё вздор! Можно зарезать, украсть и всё таки быть счастливым…


Давно уже Ростов не испытывал такого наслаждения от музыки, как в этот день. Но как только Наташа кончила свою баркароллу, действительность опять вспомнилась ему. Он, ничего не сказав, вышел и пошел вниз в свою комнату. Через четверть часа старый граф, веселый и довольный, приехал из клуба. Николай, услыхав его приезд, пошел к нему.
– Ну что, повеселился? – сказал Илья Андреич, радостно и гордо улыбаясь на своего сына. Николай хотел сказать, что «да», но не мог: он чуть было не зарыдал. Граф раскуривал трубку и не заметил состояния сына.
«Эх, неизбежно!» – подумал Николай в первый и последний раз. И вдруг самым небрежным тоном, таким, что он сам себе гадок казался, как будто он просил экипажа съездить в город, он сказал отцу.
– Папа, а я к вам за делом пришел. Я было и забыл. Мне денег нужно.
– Вот как, – сказал отец, находившийся в особенно веселом духе. – Я тебе говорил, что не достанет. Много ли?
– Очень много, – краснея и с глупой, небрежной улыбкой, которую он долго потом не мог себе простить, сказал Николай. – Я немного проиграл, т. е. много даже, очень много, 43 тысячи.
– Что? Кому?… Шутишь! – крикнул граф, вдруг апоплексически краснея шеей и затылком, как краснеют старые люди.
– Я обещал заплатить завтра, – сказал Николай.
– Ну!… – сказал старый граф, разводя руками и бессильно опустился на диван.
– Что же делать! С кем это не случалось! – сказал сын развязным, смелым тоном, тогда как в душе своей он считал себя негодяем, подлецом, который целой жизнью не мог искупить своего преступления. Ему хотелось бы целовать руки своего отца, на коленях просить его прощения, а он небрежным и даже грубым тоном говорил, что это со всяким случается.
Граф Илья Андреич опустил глаза, услыхав эти слова сына и заторопился, отыскивая что то.
– Да, да, – проговорил он, – трудно, я боюсь, трудно достать…с кем не бывало! да, с кем не бывало… – И граф мельком взглянул в лицо сыну и пошел вон из комнаты… Николай готовился на отпор, но никак не ожидал этого.