Untersuchungen zur ergonomischen Gestaltung von VR-Systemen

Diplomarbeit „Untersuchungen zur ergonomischen Gestaltung von VR-Systemen“ von Andreas Pusch, FHF 2003/2004
neben den eigenen Positionsdaten auch proportional abhängig die Winkelgeschwindigkeit
ergebe. [12] Dennoch werden weiterhin Systeme getestet, die nur Beschleunigungsmesser
enthalten. Übertragen werden die ermittelten Daten via Funk an eine separate Station, die
wiederum über eine RS-232-Schnittstelle an einen Rechner angeschlossen ist. Dort werden
die Daten analog zu den anderen Trackingsystemen verarbeitet.
Hauptnachteil dieser Methode ist die Ungenauigkeit bei langsamen Bewegungen. Auch
pflanzen sich Mess- und Berechnungsfehler kumulierend fort, sofern nicht häufig aufwendig
rekalibriert wird. Dafür sind die Sensoren i.d.R. recht klein, es gibt keine
Verdeckungsprobleme (vgl. z.B. Optisches Tracking), magnetische Interferenzen bleiben aus
und die Bewegungsfreiheit bzw. –reichweite des Benutzers ist theoretisch unbegrenzt (Tragen
des Trackers z.B. als Ring). [11] Hauptsächlich wird diese Form des Trackings in
Kombination mit anderen, z.B. dem akustischen Tracking eingesetzt.
Abb. 11, Komponenten für trägheitsorientiertes Tracking
Akustisches Tracking
Das akustische Tracking mittels Ultraschall (oberhalb 20 kHz) ist im Verhältnis ein recht
einfaches Verfahren, das seine Wurzeln in der Seefahrt bzw. Natur (Fledermäuse, Delphine
etc.) findet. Echolote werden schon sehr lange eingesetzt und funktionieren nach dem
folgenden Prinzip: ein Sender sendet Schallimpulse aus, die von irgendeiner Oberfläche
reflektiert und vom Empfänger wieder empfangen wird. Aus der Sende-Empfangs-
Verzögerung, der Signalveränderung etc. können nun die Entfernung und Ausrichtung (6
DoF) des Reflektors berechnet und ggf. Oberflächenbeschaffenheiten (für dieses Verfahren
bislang irrelevant) bestimmt werden. Die Anwendung in VEs ist i.d.R. so konzipiert, dass es
triangulär auswertbar drei Ultraschallemitter und entsprechend drei Mikrophone (angebracht
am Benutzer oder Eingabegerät) gibt.
Aber bereits in der Entfernungsbestimmung liegt der Hauptnachteil des akustischen
Trackings. Aufgrund der Signallaufzeit (Quelle Reflexion Empfänger), die noch dazu
entscheidend von Temperatur und Luftfeuchtigkeit beeinflusst wird, kommt es schnell zu
Einschränkungen der Systemlatenz und ungenauen Messwerten. Darüber hinaus existieren
hier ähnlich Verdeckungsprobleme, wie beim optischen Tracking. Auch Schallreflexionen
(Echos „ghost pulses“ [11]) oder Schallinterferenzen können sich negativ auf die
Messergebnisse auswirken. Ähnlich wie beim elektromagnetischen Tracking wird deshalb mit
Filtern gearbeitet, die den Einfluss der zuletzt geschilderten Effekte minimieren sollen.
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