التتبع ثلاثي الأبعاد

في مجال التفاعل ثلاثي الأبعاد بين الإنسان والحاسوب ، يُعرف التتبع ثلاثي الأبعاد ، والذي يُسمى أيضًا تتبع الوضعية أو التتبع الموضعي ، بأنه عملية تتبع موضع و/أو اتجاه شاشات العرض المثبتة على الرأس ، أو وحدات التحكم، أو أجهزة الإدخال الأخرى ضمن الفضاء الإقليدي . ويُشار إلى تتبع الوضعية غالبًا باسم تتبع 6 درجات حرية، نسبةً إلى درجات الحرية الست التي يتم تتبع الأجسام من خلالها. ^{[ 1 ]}

في بعض أنظمة تحديد المواقع العالمية (GPS) الاستهلاكية، تتم إضافة بيانات التوجيه بشكل إضافي باستخدام أجهزة قياس المغناطيسية ، والتي توفر معلومات توجيه جزئية، ولكن ليس التوجيه الكامل الذي يوفره تتبع الوضع.

في الواقع الافتراضي ، يُعدّ تتبع وضعية الجسم بدقة متناهية أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على تجربة المستخدم في العالم الافتراضي. ولتحقيق ذلك، طُوّرت عدة طرق لتتبع موقع واتجاه (الميل، والانحراف، والدوران) الشاشة وأي أجسام أو أجهزة مرتبطة بها. تعتمد العديد من هذه الطرق على أجهزة استشعار تُسجّل بشكل متكرر إشارات من أجهزة إرسال موجودة على الجسم (الأجسام) المراد تتبعه أو بالقرب منه، ثم تُرسل هذه البيانات إلى الحاسوب للحفاظ على تقدير دقيق لمواقعها الفيزيائية. ومن طرق التتبع الشائعة تقنية " تتبع المنارة" . وبشكل عام، تُحدّد هذه المواقع الفيزيائية باستخدام واحد أو أكثر من أنظمة الإحداثيات الثلاثة: النظام الديكارتي المستقيم، والنظام القطبي الكروي، والنظام الأسطواني. كما صُمّمت العديد من واجهات المستخدم لمراقبة حركة المستخدم وتفاعله مع الفضاء ثلاثي الأبعاد الافتراضي والتحكم بها؛ ويجب أن تعمل هذه الواجهات بتناغم تام مع أنظمة تتبع المواقع لتوفير تجربة مستخدم سلسة. ^{[ 2 ]}

يُعرف نوع آخر من تتبع الوضعية، والذي يُستخدم بكثرة في الأنظمة الحديثة، باسم التتبع الداخلي، ويشمل تحديد الموقع ورسم الخرائط المتزامنين (SLAM) أو قياس المسافة البصرية بالقصور الذاتي (VIO). ومن الأمثلة على الأجهزة التي تستخدم التتبع الموضعي الداخلي جهاز Oculus Quest 2 .

التتبع الكهرومغناطيسي

يعتمد التتبع المغناطيسي على قياس شدة المجالات المغناطيسية غير المتجانسة باستخدام أجهزة استشعار كهرومغناطيسية. تقوم محطة القاعدة ، والتي يُشار إليها غالبًا باسم جهاز إرسال النظام أو مولد المجال، بتوليد مجال كهرومغناطيسي متناوب أو ثابت ، وذلك حسب بنية النظام.

لتغطية جميع الاتجاهات في الفضاء ثلاثي الأبعاد، يتم توليد ثلاثة مجالات مغناطيسية بالتتابع. تُولّد هذه المجالات بواسطة ثلاثة ملفات كهرومغناطيسية متعامدة. توضع هذه الملفات في غلاف صغير مثبت على هدف متحرك، ويجب تتبع موقعه. يمر التيار الكهربائي بالتتابع عبر الملفات، محولًا إياها إلى مغناطيسات كهربائية، مما يسمح بتحديد موقعها واتجاهها في الفضاء.

يُستخدم التتبع الكهرومغناطيسي في الملاحة الجراحية ثلاثية الأبعاد. ^{[ 3 ]}

نظرًا لأن التتبع المغناطيسي لا يتطلب شاشة عرض مثبتة على الرأس، والتي تُستخدم بكثرة في الواقع الافتراضي، فإنه غالبًا ما يُستخدم كنظام تتبع في شاشات الواقع الافتراضي الغامرة تمامًا. ^{[ 4 ]} تُعدّ المعدات التقليدية، مثل شاشات العرض المثبتة على الرأس، مزعجة للمستخدم في تجارب الواقع الافتراضي المغلقة تمامًا، لذا يُفضّل استخدام معدات بديلة مثل تلك المستخدمة في التتبع المغناطيسي. وقد طُبّق التتبع المغناطيسي في كل من Polhemus و Razer Hydra من قِبل Sixense . يعمل النظام بشكل ضعيف بالقرب من أي مادة موصلة للكهرباء، مثل الأجسام والأجهزة المعدنية، التي يمكن أن تؤثر على المجال الكهرومغناطيسي. ويتدهور أداء التتبع المغناطيسي كلما ابتعد المستخدم عن باعث القاعدة، ^{[ 4 ]} كما أن نطاق التغطية محدود ولا يمكن أن يتجاوز 5 أمتار.

الإيجابيات :

يستخدم معدات غير ظاهرة لا يحتاج المستخدم إلى ارتدائها، ولا تتداخل مع تجربة الواقع الافتراضي
مناسب لشاشات الواقع الافتراضي الغامرة بالكامل

السلبيات :

يجب أن يكون المستخدم قريبًا من جهاز الإرسال الأساسي
يتدهور التتبع بالقرب من المعادن أو الأجسام التي تتداخل مع المجال الكهرومغناطيسي
تميل إلى أن يكون بها الكثير من الخطأ والارتعاش بسبب متطلبات المعايرة المتكررة ^{[ 5 ]}

التتبع القائم على الكاميرا

يستخدم نظام التتبع القائم على الكاميرا، والمعروف أيضاً بالتتبع البصري، كاميرات مثبتة على سماعة الرأس أو حولها لتحديد الموقع والاتجاه بناءً على خوارزميات رؤية الحاسوب . تتطلب أنظمة التتبع ثلاثية الأبعاد القائمة على الكاميرا خطاً ضوئياً مباشراً دون عوائق، وإلا ستتلقى بيانات خاطئة.

يمكن إجراء التتبع البصري باستخدام علامات أو بدونها. يعتمد التتبع باستخدام العلامات على أهداف ذات أنماط معروفة لتكون بمثابة نقاط مرجعية، حيث تبحث الكاميرات باستمرار عن هذه العلامات ثم تستخدم خوارزميات متنوعة (مثل خوارزمية POSIT ) لاستخراج موقع الجسم. قد تكون العلامات مرئية، مثل رموز QR المطبوعة ، ولكن العديد منها يستخدم ضوء الأشعة تحت الحمراء الذي لا يمكن التقاطه إلا بواسطة الكاميرات. تتميز التطبيقات النشطة بعلامات مزودة بمصابيح LED مدمجة تعمل بالأشعة تحت الحمراء، والتي يمكن تشغيلها وإيقافها بالتزامن مع الكاميرا، مما يسهل حجب أضواء الأشعة تحت الحمراء الأخرى في منطقة التتبع. ^{[ 6 ]} أما التطبيقات السلبية فهي عبارة عن عاكسات ضوئية تعكس ضوء الأشعة تحت الحمراء عائدًا إلى المصدر مع تشتت ضئيل. لا يتطلب التتبع بدون علامات أي أهداف موضوعة مسبقًا، بل يستخدم السمات الطبيعية للبيئة المحيطة لتحديد الموقع والاتجاه. ^{[ 7 ]}

التتبع من الخارج إلى الداخل

في هذه الطريقة، تُثبّت الكاميرات في مواقع ثابتة ضمن البيئة لتتبع موضع العلامات على الجهاز المراد تتبعه، مثل شاشة العرض المثبتة على الرأس أو وحدات التحكم. يتيح وجود كاميرات متعددة رؤية العلامات نفسها من زوايا مختلفة، ويسمح هذا التداخل بقراءة دقيقة لموضع الجهاز. ^{[ 6 ]} يستخدم جهاز Oculus Rift CV1 هذه التقنية، حيث يضع مجموعة من مصابيح LED بالأشعة تحت الحمراء على سماعة الرأس ووحدات التحكم لتمكين الكاميرات الخارجية في البيئة من قراءة مواقعها. ^{[ 8 ]} تُعدّ هذه الطريقة الأكثر نضجًا، ولها تطبيقات ليس فقط في الواقع الافتراضي، بل أيضًا في تقنية التقاط الحركة للأفلام. ^{[ 9 ]} مع ذلك، فإن هذا الحل محدود المساحة، إذ يتطلب وجود مستشعرات خارجية في مجال رؤية الجهاز باستمرار.

الإيجابيات:

يمكن تحسين دقة القراءات بإضافة المزيد من الكاميرات
زمن استجابة أقل من التتبع من الداخل إلى الخارج ^{[ 10 ]}

السلبيات:

في حالة الحجب، تحتاج الكاميرات إلى خط رؤية مباشر وإلا فلن يعمل التتبع.
إن ضرورة وجود أجهزة استشعار خارجية تعني مساحة لعب محدودة

تتبع من الداخل إلى الخارج

تتبع ثلاثي الأبعاد للكاميرا باستخدام علامات مثبتة على السقف ترصدها الكاميرا

في هذه الطريقة، تُثبّت الكاميرا على الجهاز المراد تتبعه وتُوجّه نحو الخارج لتحديد موقعه في البيئة المحيطة. تحتوي سماعات الرأس التي تستخدم هذه التقنية على كاميرات متعددة موجهة في اتجاهات مختلفة للحصول على صور شاملة للمحيط. يمكن لهذه الطريقة العمل مع أو بدون علامات. يُعد نظام Lighthouse المستخدم في HTC Vive مثالًا على العلامات النشطة. تحتوي كل وحدة Lighthouse خارجية على مصابيح LED تعمل بالأشعة تحت الحمراء، بالإضافة إلى مصفوفة ليزر تمسح في الاتجاهين الأفقي والرأسي، وتستطيع المستشعرات الموجودة على سماعة الرأس ووحدات التحكم اكتشاف هذه المسوحات واستخدام التوقيتات لتحديد الموقع. ^{[ 11 ]}^{[ 12 ]} أما التتبع بدون علامات، كما هو الحال في Oculus Quest ، فلا يتطلب أي شيء مُثبّت في البيئة الخارجية. يستخدم هذا النظام كاميرات على سماعة الرأس لعملية تُسمى SLAM ، أو التحديد والتخطيط المتزامنين، حيث يتم إنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد للبيئة في الوقت الفعلي. ^{[ 7 ]} بعد ذلك، تُحدد خوارزميات التعلم الآلي موقع سماعة الرأس داخل تلك الخريطة ثلاثية الأبعاد، باستخدام اكتشاف الميزات لإعادة بناء وتحليل محيطها. ^{[ 13 ]}^{[ 14 ]} تتيح هذه التقنية لسماعات الرأس المتطورة مثل مايكروسوفت هولولينز أن تكون مكتفية ذاتيًا، ولكنها تفتح أيضًا الباب أمام سماعات رأس محمولة أرخص ثمنًا دون الحاجة إلى توصيلها بأجهزة كمبيوتر أو مستشعرات خارجية. ^{[ 15 ]}

الإيجابيات:

يُتيح مساحات لعب أكبر، ويمكن توسيعه ليناسب الغرفة
قابل للتكيف مع البيئات الجديدة

السلبيات:

يلزم إجراء المزيد من المعالجة على متن الطائرة
قد يكون زمن الاستجابة أعلى ^{[ 10 ]}

دمج المستشعرات

يجمع دمج البيانات الحسية بين عدة خوارزميات تتبع، مما يُتيح الحصول على نتائج أفضل من استخدام تقنية واحدة فقط. ومن بين أنواع دمج البيانات الحسية دمج التتبع بالقصور الذاتي والتتبع البصري. غالبًا ما تُستخدم هاتان التقنيتان معًا، فبينما تُعدّ المستشعرات بالقصور الذاتي مثالية لتتبع الحركات السريعة، إلا أنها تُراكم الأخطاء بسرعة، بينما تُوفّر المستشعرات البصرية مراجع مطلقة للتعويض عن نقاط ضعف التتبع بالقصور الذاتي. ^{[ 16 ]} علاوة على ذلك، يُمكن للتتبع بالقصور الذاتي أن يُعالج بعض أوجه القصور في التتبع البصري. على سبيل المثال، يُمكن أن يكون التتبع البصري هو أسلوب التتبع الرئيسي، ولكن عند حدوث حجب، يُقدّر التتبع بالقصور الذاتي الموضع حتى تُصبح الأجسام مرئية للكاميرا البصرية مرة أخرى. كما يُمكن للتتبع بالقصور الذاتي توليد بيانات الموضع بين بيانات موضع التتبع البصري نظرًا لارتفاع معدل تحديثه . ويُساعد التتبع البصري أيضًا في التغلب على انحراف التتبع بالقصور الذاتي. وقد أظهر دمج التتبع البصري والقصور الذاتي قدرته على تقليل أخطاء عدم المحاذاة التي تحدث عادةً عندما يُحرّك المستخدم رأسه بسرعة كبيرة. ^{[ 4 ]} ساهمت التطورات في أنظمة الكهرومغناطيسية الدقيقة في جعل التتبع المغناطيسي/الكهربائي أكثر شيوعًا نظرًا لصغر حجمها وانخفاض تكلفتها. ^{[ 5 ]}

التتبع ثلاثي الأبعاد القائم على التثليث الراديوي

يستخدم نظام التتبع اللاسلكي مجموعة من نقاط التثبيت الموضوعة حول محيط منطقة التتبع، بالإضافة إلى علامة أو أكثر يتم تتبعها. يشبه هذا النظام في فكرته نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، ولكنه يعمل في الأماكن المغلقة والمفتوحة على حد سواء، ويُشار إليه أحيانًا بنظام تحديد المواقع الداخلي. تقوم العلامات بتحديد موقعها ثلاثي الأبعاد باستخدام نقاط التثبيت الموضوعة حول المحيط. وقد مكّنت تقنية لاسلكية تُسمى النطاق العريض للغاية (UWB) من الوصول إلى دقة تتبع تصل إلى أقل من 100 ملم. وباستخدام دمج البيانات من أجهزة الاستشعار وخوارزميات عالية السرعة، يمكن أن تصل دقة التتبع إلى مستوى 5 ملم مع سرعات تحديث تبلغ 200 هرتز أو زمن استجابة 5 مللي ثانية .

الإيجابيات :

تجربة المستخدم لحركة غير مقيدة ^{[ 17 ]}
يسمح بنطاق حركة أوسع
يوفر الموقع المطلق بدلاً من الموقع النسبي فقط ^{[ 18 ]}

السلبيات :

يمكن أن يؤدي انخفاض معدل أخذ العينات إلى انخفاض الدقة
معدل زمن استجابة منخفض (يُعرّف) مقارنةً بالمستشعرات الأخرى

التتبع بالقصور الذاتي

التتبع بالقصور الذاتي هو أسلوب أساسي لتتبع الحركة الدورانية. يعتمد هذا الأسلوب على بيانات من مقاييس التسارع والجيروسكوبات ، وأحيانًا من مقاييس المغناطيسية . تقيس مقاييس التسارع التسارع الخطي. وبما أن مشتق الموضع بالنسبة للزمن هو السرعة، ومشتق السرعة هو التسارع، فإنه من الممكن نظريًا حساب السرعة من خلال تكامل خرج مقياس التسارع، ثم حساب الموضع بالنسبة لنقطة ابتدائية، ثم حسابه مرة أخرى. تقيس الجيروسكوبات السرعة الزاوية ، ويمكن حسابها أيضًا من خلال تكامل السرعة الزاوية لتحديد الموضع الزاوي بالنسبة للنقطة الابتدائية. تقيس مقاييس المغناطيسية المجالات المغناطيسية وعزوم ثنائيات الأقطاب المغناطيسية. ويمكن حساب اتجاه المجال المغناطيسي للأرض من خلال تكامله للحصول على مرجع توجيه مطلق، وللتعويض عن الانحرافات الجيروسكوبية. ^{[ 19 ]} تعتمد أنظمة وحدات القياس بالقصور الذاتي الحديثة (IMU) على تقنية الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS )، مما يسمح بتتبع التوجيه (الدوران، الميل، الانحراف) في الفضاء بمعدلات تحديث عالية وزمن استجابة منخفض. تُستخدم الجيروسكوبات دائمًا لتتبع الحركة الدورانية، ولكن تُستخدم تقنيات مختلفة لتتبع الحركة المكانية بناءً على عوامل مثل التكلفة وسهولة الإعداد وحجم التتبع. ^{[ 16 ]}

يُستخدم التقدير الملاحي لتتبع بيانات الموقع، مما يُغير البيئة الافتراضية بتحديث تغيرات حركة المستخدم. ^{[ 20 ]} يؤثر معدل تحديث التقدير الملاحي وخوارزمية التنبؤ المستخدمة في نظام الواقع الافتراضي على تجربة المستخدم، ولكن لا يوجد إجماع على أفضل الممارسات نظرًا لتعدد التقنيات المستخدمة. ^{[ 20 ]} يصعب الاعتماد فقط على التتبع بالقصور الذاتي لتحديد الموقع بدقة لأن التقدير الملاحي يؤدي إلى الانحراف، لذا لا يُستخدم هذا النوع من التتبع بشكل منفرد في الواقع الافتراضي. ^{[ 21 ]} وُجد أن تأخرًا يزيد عن 100 مللي ثانية بين حركة المستخدم وعرض الواقع الافتراضي يُسبب الغثيان. ^{[ 22 ]}

لا تقتصر قدرة المستشعرات بالقصور الذاتي على تتبع الحركة الدورانية (الدوران، الميل، الانعراج)، بل تشمل أيضًا الحركة الانتقالية. يُعرف هذان النوعان من الحركة مجتمعين باسم " درجات الحرية الست" . تتطلب العديد من تطبيقات الواقع الافتراضي ليس فقط تتبع دوران رأس المستخدم، بل أيضًا تتبع حركة جسمه معه (يسار/يمين، للأمام/للخلف، للأعلى/للأسفل). ^{[ 23 ]} لا تُعدّ إمكانية "درجات الحرية الست" ضرورية لجميع تجارب الواقع الافتراضي، ولكنها مفيدة عندما يحتاج المستخدم إلى تحريك أشياء أخرى غير رأسه.

الإيجابيات :

يستطيع تتبع الحركات السريعة بشكل جيد مقارنةً بأجهزة الاستشعار الأخرى، وبشكل أفضل عند دمجه مع أجهزة استشعار أخرى.
قادر على معدلات تحديث عالية

السلبيات :

عرضة للأخطاء، التي تتراكم بسرعة، بسبب التقدير الملاحي.
أي تأخير أو أخطاء في تحديد الموضع يمكن أن تؤدي إلى ظهور أعراض لدى المستخدم مثل الغثيان أو الصداع ^{[ 4 ].}
قد لا يتمكن من مواكبة المستخدم الذي يتحرك بسرعة كبيرة ^{[ 4 ]}
لا يمكن استخدام أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي عادةً إلا في البيئات الداخلية والمختبرية، لذا فإن التطبيقات الخارجية محدودة ^{[ 5 ].}

التتبع الصوتي

تستخدم أنظمة التتبع الصوتي تقنيات لتحديد موقع جسم أو جهاز، مشابهة لتلك الموجودة طبيعيًا لدى الحيوانات التي تستخدم تحديد الموقع بالصدى . وكما تستخدم الخفافيش اختلاف أوقات عودة الموجات الصوتية إلى آذانها لتحديد مواقع الأجسام، قد تستخدم أنظمة التتبع الصوتي في الواقع الافتراضي مجموعات من ثلاثة مستشعرات فوق صوتية على الأقل، وثلاثة أجهزة إرسال فوق صوتية على الأقل، على الأجهزة لحساب موقع الجسم واتجاهه (مثل وحدة تحكم يدوية). ^{[ 24 ]} هناك طريقتان لتحديد موقع الجسم: قياس زمن انتقال الموجة الصوتية من جهاز الإرسال إلى أجهزة الاستقبال، أو قياس تماسك طور الموجة الصوتية الجيبية من خلال استقبال الإشارة المرسلة.

أساليب قياس زمن الرحلة

بالنظر إلى مجموعة من ثلاثة أجهزة استشعار (أو مستقبلات) غير متوازية مع مسافات بينها d ₁ و d ₂ ، بالإضافة إلى أوقات انتقال موجة صوتية فوق صوتية (موجة بتردد أكبر من 20 كيلو هرتز) من جهاز إرسال إلى تلك المستقبلات الثلاثة، يمكن حساب الموضع الديكارتي النسبي لجهاز الإرسال على النحو التالي:

$x_{0}={l_{1}^{2}+d_{1}^{2}-l_{2}^{2} \over 2d_{1}}$
$y_{0}={l_{1}^{2}+d_{2}^{2}-l_{3}^{2} \over 2d_{2}}$
$z_{0}={\sqrt {l_{1}^{2}-x_{0}^{2}-y_{0}^{2}}}$

هنا، يُمثل كل l _i المسافة من جهاز الإرسال إلى كل جهاز من أجهزة الاستقبال الثلاثة، محسوبةً بناءً على زمن انتقال الموجة فوق الصوتية باستخدام المعادلة l = ct _us . ويُشير الثابت c إلى سرعة الصوت، والتي تساوي 343.2 م/ث في الهواء الجاف عند درجة حرارة 20 درجة مئوية. ولأن الأمر يتطلب ثلاثة أجهزة استقبال على الأقل، تُعرف هذه الحسابات عادةً باسم التثليث .

بالإضافة إلى تحديد موقع الجهاز، يتطلب تحديد اتجاهه (أي درجة دورانه في جميع الاتجاهات) معرفة ثلاث نقاط على الأقل غير متوازية على الجسم المراد تتبعه، مما يستلزم وجود ثلاثة أجهزة إرسال فوق صوتية على الأقل لكل جهاز، إلى جانب أجهزة الاستقبال الثلاثة المذكورة سابقًا. تُصدر أجهزة الإرسال موجات فوق صوتية بالتتابع باتجاه أجهزة الاستقبال الثلاثة، والتي يمكن استخدامها لاستخلاص البيانات المكانية لأجهزة الإرسال الثلاثة باستخدام الطرق الموضحة أعلاه. بعد ذلك، يمكن تحديد اتجاه الجهاز بناءً على معرفة مواقع أجهزة الإرسال عليه ومواقعها المكانية بالنسبة لبعضها البعض. ^{[ 25 ]}

أساليب التماسك الطوري

على عكس طرق تتبع زمن الطيران (TOF)، استُخدمت أيضًا طرق التتبع المتماسكة الطور (PC) لتحديد موقع الأجسام صوتيًا. تعتمد هذه الطريقة على مقارنة طور الموجة الصوتية الحالية التي تستقبلها المستشعرات بطور إشارة مرجعية سابقة، ما يسمح بتحديد التغير النسبي في موقع أجهزة الإرسال مقارنةً بالقياس الأخير. استُخدمت هذه الطريقة في شاشة العرض ثلاثية الأبعاد المثبتة على الرأس التي صممها إيفان ساذرلاند . ^{[ 26 ]} ولأن هذه الطريقة تعتمد فقط على التغيرات الملحوظة في قيم الموقع، وليس على القياسات المطلقة، فإن أي أخطاء في القياس تتراكم مع زيادة عدد الملاحظات. ونتيجةً لذلك، فقدت هذه الطريقة شعبيتها بين المطورين بمرور الوقت.

الإيجابيات :

قياس دقيق للإحداثيات والزوايا
تتميز أجهزة الاستشعار بصغر حجمها وخفة وزنها، مما يسمح بمزيد من المرونة في كيفية دمجها في التصميم.
الأجهزة رخيصة وسهلة الإنتاج.
لا يوجد تداخل كهرومغناطيسي

السلبيات :

يمكن أن يؤدي تغير سرعة الصوت بناءً على درجة الحرارة والضغط الجوي والرطوبة في بيئة الشخص إلى حدوث خطأ في حسابات المسافة.
المدى محدود، ويتطلب خط رؤية مباشر بين أجهزة الإرسال وأجهزة الاستقبال.
بالمقارنة مع الطرق الأخرى، فإن أعلى تردد ممكن لأخذ العينات صغير نوعًا ما (حوالي بضع عشرات من الهرتز) نظرًا لانخفاض سرعة الصوت في الهواء. قد يؤدي ذلك إلى تأخيرات في القياس تصل إلى بضع عشرات من المللي ثانية، ما لم يتم استخدام دمج البيانات الحسية لتعزيز قياسات الموجات فوق الصوتية.
يمكن أن يعيق التداخل الصوتي (أي الأصوات الأخرى في البيئة المحيطة) عملية القراءة.

باختصار، يُعدّ تطبيق التتبع الصوتي الأمثل في الحالات التي يكون فيها التحكم الكامل في البيئة المحيطة التي يوجد فيها نظام الواقع الافتراضي أو المعزز، مثل جهاز محاكاة الطيران. ^{[ 2 ]}^{[ 27 ]}^{[ 28 ]}

التتبع الميكانيكي

يستخدم التتبع الميكانيكي وصلات متصلة فعليًا لتحديد وضعية الجسم. ويُستخدم هذا في منتجات مثل BOOM من Fakespace Labs. ^{[ 29 ]}

انظر أيضاً

مراجع

↑ "ما الفرق بين 3 درجات حرية و 6 درجات حرية في الواقع الافتراضي؟ "
1 2 أوكستاكالنيس، ستيف. الواقع المعزز العملي : دليل للتقنيات والتطبيقات والعوامل البشرية للواقع المعزز والواقع الافتراضي . بوسطن. ISBN 978-0-13-409429-8. OCLC 958300989 .
↑ "أنظمة التتبع الكهرومغناطيسي في الملاحة الجراحية" . مجلة نيتشر ريسيرش إنتليجنس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22-12-2025 .
١ ٢ ٣ ٤ ٥ هوغ، أ.؛ جينكين، إم آر؛ أليسون، آر إس (مايو ٢٠٠٤). "نظام تتبع بصري-قصوري لشاشات الواقع الافتراضي المغلقة بالكامل". المؤتمر الكندي الأول حول رؤية الحاسوب والروبوت، ٢٠٠٤. وقائع المؤتمر . الصفحات ٢٢-٢٩ . doi : 10.1109/CCCRV.2004.1301417 . ISBN 0-7695-2127-4. S2CID 1010865 .
١ ٢ ٣ أترساي، أراش؛ سالاريه، حسن؛ ألاستي، آريا؛ عابديني، محمد (مايو ٢٠١٨). "تتبع حركة ذراع الإنسان بواسطة أجهزة استشعار القصور الذاتي/المغناطيسية باستخدام مرشح كالمان غير الخطي وقيد الحركة النسبية" . مجلة الأنظمة الذكية والروبوتية . ٩٠ ( ١-٢ ): ١٦١-١٧٠ . doi : 10.1007/s10846-017-0645-z . ISSN 0921-0296 . S2CID 3887896 .
1 2 الواقع الافتراضي، الطريق إلى (2014-06-02). "نظرة عامة على تقنيات تتبع المواقع للواقع الافتراضي" . الطريق إلى الواقع الافتراضي . تم الاسترجاع في 2020-11-06 .
1 2 "كيف استطاعت أوكولوس دمج تقنية تتبع متطورة في جهاز صغير الحجم" . تيك كرانش . 22 أغسطس 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 نوفمبر 2020 .
↑ "متجر تطبيقات Oculus سيتطلب موافقات مسبقة، وتقييمات للراحة، وضرائب" . TechCrunch . ١٢ يونيو ٢٠١٥. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢٠٢٠-١١-٠٦ .
↑ بوستكا، د.؛ هولس، ج.؛ ويلنيف، ج.؛ بانكراتز، ف.؛ هوبر، م.؛ كلينكر، ج. (نوفمبر 2012). "التتبع البصري من الخارج إلى الداخل باستخدام الهواتف المحمولة غير المعدلة". ندوة IEEE الدولية للواقع المختلط والمعزز (ISMAR) لعام 2012. الصفحات 81-89 . doi : 10.1109/ISMAR.2012.6402542 . ISBN 978-1-4673-4662-7. S2CID 18349919 .
1 2 "من الداخل إلى الخارج مقابل من الخارج إلى الداخل: كيف يعمل تتبع الواقع الافتراضي، وكيف سيتغير" . Wareable . 2017-05-03 . تم الاسترجاع في 2020-11-06 .
↑ ديمبسي، ب. (2016-08-01). "تحليل شامل: سماعة الواقع الافتراضي HTC Vive" . الهندسة والتكنولوجيا . 11 (7): 80-81 . doi : 10.1049/et.2016.0731 . ISSN 1750-9637 .
↑ نيهورستر، ديدريك سي؛ لي، لي؛ لابي، ماركوس (يونيو 2017). "دقة ووضوح تتبع الموقع والاتجاه في نظام الواقع الافتراضي HTC Vive للبحث العلمي" . i -Perception . 8 (3): 204166951770820. doi : 10.1177/2041669517708205 . ISSN 2041-6695 . PMC 5439658. PMID 28567271 .
↑ تشين، ليان؛ بينغ، شياويوان؛ ياو، جونفنغ؛ تشيغوان، هونغ؛ تشين، تشين؛ ما، ييهان (أغسطس 2016). "بحث حول نظام الواقع المعزز بدون علامات تعريفية للعرض المنزلي". المؤتمر الدولي الحادي عشر لعلوم الحاسوب والتعليم (ICCSE) لعام 2016. ناغويا، اليابان: IEEE. الصفحات 524-528 . doi : 10.1109/ICCSE.2016.7581635 . ISBN 978-1-5090-2218-2. S2CID 17281382 .
↑ راسموسن، لوكي؛ باسنجر، جاي؛ ميلانوفا، ماريوفانا (مارس 2019). "ربط أنظمة المستهلكين لتوفير بيئة تطوير لتتبع داخلي-خارجي بدون علامات لسماعات الواقع الافتراضي". مؤتمر IEEE للواقع الافتراضي وواجهات المستخدم ثلاثية الأبعاد لعام 2019. أوساكا، اليابان: IEEE. الصفحات 1132-1133 . doi : 10.1109/VR.2019.8798349 . ISBN 978-1-7281-1377-7. S2CID 201066258 .
↑ hferrone. "كيفية عمل التتبع من الداخل إلى الخارج - دليل للمتحمسين" . docs.microsoft.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2020-11-06 .
1 2 بليزر، غابرييل؛ ستريكر، ديدييه (فبراير 2009). "التتبع المتقدم من خلال معالجة الصور الفعالة ودمج المستشعرات البصرية والقصورية". الحوسبة والرسومات . 33 (1): 59-72 . doi : 10.1016/j.cag.2008.11.004 . S2CID 5645304 .
↑ إيمورا، ساتورو؛ تاتشي، سوسومو (أغسطس 1998). "التنبؤ المتكامل متعدد المستشعرات للواقع الافتراضي" . الحضور: المشغلون عن بعد والبيئات الافتراضية . 7 (4): 410-422 . doi : 10.1162/105474698565811 . ISSN 1054-7460 . S2CID 34491936 .
↑ url= https://indotraq.com/?page_id=1949
↑ "العدد الأمثل للمحاور لأجهزة استشعار الحركة" . مدونة خبراء CEVA . 5 فبراير 2019. تاريخ الاطلاع: 8 سبتمبر 2022 .
1 2 بليزر، غابرييل؛ ستريكر، ديدييه (فبراير 2009). "التتبع المتقدم من خلال معالجة الصور الفعالة ودمج المستشعرات البصرية والقصورية". الحوسبة والرسومات . 33 (1): 59-72 . doi : 10.1016/j.cag.2008.11.004 . S2CID 5645304 .
↑ "كيف يعمل تتبع المواقع في الواقع الافتراضي" . VentureBeat . 2019-05-05 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2020-11-06 .
↑ إيمورا، ساتورو؛ تاتشي، سوسومو (أغسطس 1998). "التنبؤ المتكامل متعدد المستشعرات للواقع الافتراضي" . الحضور: المشغلون عن بعد والبيئات الافتراضية . 7 (4): 410-422 . doi : 10.1162/105474698565811 . ISSN 1054-7460 . S2CID 34491936 .
↑ "دليل سريع لدرجات الحرية في الواقع الافتراضي" . استوديوهات كي . ١٢ فبراير ٢٠١٨. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٦ نوفمبر ٢٠٢٠ .
↑ جونز، غاريث (يوليو 2005). "تحديد الموقع بالصدى" . علم الأحياء الحالي . 15 (13): R484– R488. doi : 10.1016/j.cub.2005.06.051 . ISSN 0960-9822 . PMID 16005275 .
^ ميهيلج، ماتجاز؛ نوفاك، دومين؛ بيجوس، سامو (2014). "تكنولوجيا الواقع الافتراضي وتطبيقاته" . الأنظمة الذكية والتحكم والأتمتة: العلوم والهندسة . 68 . دوى : 10.1007/978-94-007-6910-6 . رقم ISBN 978-94-007-6909-0ISSN 2213-8986
↑ ويلش، جريج. "التتبع البصري عالي الأداء واسع النطاق" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19-12-2025 .
↑ تي. مازوريك، تاريخ الواقع الافتراضي وتطبيقاته وتقنياته ومستقبله. فيينا، النمسا: جامعة فيينا للتكنولوجيا، 1996.
↑ ر. هولواي وأ. لاسترا، "البيئات الافتراضية: دراسة استقصائية للتكنولوجيا"، cs.unc.edu. [متاح عبر الإنترنت]. الرابط: http://www.cs.unc.edu/techreports/93-033.pdf
↑ ويتزستين، جوردون (2020). "الواقع المعزز والواقع الافتراضي". NANO-CHIPS 2030. تشام: دار نشر سبرينغر الدولية. ص 467-499. doi : 10.1007/978-3-030-18338-7_25 . ISBN 978-3-030-18337-0تم الاطلاع عليه بتاريخ 19-12-2025 .

فهرس

رولاند، جانيك ب.؛ بايو، يوهان؛ جون، أليكسي أ. مسح لتكنولوجيا التتبع للبيئات الافتراضية (PDF) .
فيكاس كومار ن. دمج نظام الملاحة بالقصور الذاتي ونظام تحديد المواقع العالمي باستخدام ترشيح كالمان (PDF) .
Hol, JD; Schön, TB; Gustafsson, F.; Slycke, PJ دمج المستشعرات للواقع المعزز (PDF) .

[1] "ما الفرق بين 3 درجات حرية و 6 درجات حرية في الواقع الافتراضي؟ "

[:3-2] 1 2 أوكستاكالنيس، ستيف. الواقع المعزز العملي : دليل للتقنيات والتطبيقات والعوامل البشرية للواقع المعزز والواقع الافتراضي . بوسطن. ISBN 978-0-13-409429-8. OCLC 958300989 .

[g752-3] "أنظمة التتبع الكهرومغناطيسي في الملاحة الجراحية" . مجلة نيتشر ريسيرش إنتليجنس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22-12-2025 .

[:5-4] ١ ٢ ٣ ٤ ٥ هوغ، أ.؛ جينكين، إم آر؛ أليسون، آر إس (مايو ٢٠٠٤). "نظام تتبع بصري-قصوري لشاشات الواقع الافتراضي المغلقة بالكامل". المؤتمر الكندي الأول حول رؤية الحاسوب والروبوت، ٢٠٠٤. وقائع المؤتمر . الصفحات ٢٢-٢٩ . doi : 10.1109/CCCRV.2004.1301417 . ISBN 0-7695-2127-4. S2CID 1010865 .

[:7-5] ١ ٢ ٣ أترساي، أراش؛ سالاريه، حسن؛ ألاستي، آريا؛ عابديني، محمد (مايو ٢٠١٨). "تتبع حركة ذراع الإنسان بواسطة أجهزة استشعار القصور الذاتي/المغناطيسية باستخدام مرشح كالمان غير الخطي وقيد الحركة النسبية" . مجلة الأنظمة الذكية والروبوتية . ٩٠ ( ١-٢ ): ١٦١-١٧٠ . doi : 10.1007/s10846-017-0645-z . ISSN 0921-0296 . S2CID 3887896 .

[:0-6] 1 2 الواقع الافتراضي، الطريق إلى (2014-06-02). "نظرة عامة على تقنيات تتبع المواقع للواقع الافتراضي" . الطريق إلى الواقع الافتراضي . تم الاسترجاع في 2020-11-06 .

[:1-7] 1 2 "كيف استطاعت أوكولوس دمج تقنية تتبع متطورة في جهاز صغير الحجم" . تيك كرانش . 22 أغسطس 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 نوفمبر 2020 .

[8] "متجر تطبيقات Oculus سيتطلب موافقات مسبقة، وتقييمات للراحة، وضرائب" . TechCrunch . ١٢ يونيو ٢٠١٥. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢٠٢٠-١١-٠٦ .

[9] بوستكا، د.؛ هولس، ج.؛ ويلنيف، ج.؛ بانكراتز، ف.؛ هوبر، م.؛ كلينكر، ج. (نوفمبر 2012). "التتبع البصري من الخارج إلى الداخل باستخدام الهواتف المحمولة غير المعدلة". ندوة IEEE الدولية للواقع المختلط والمعزز (ISMAR) لعام 2012. الصفحات 81-89 . doi : 10.1109/ISMAR.2012.6402542 . ISBN 978-1-4673-4662-7. S2CID 18349919 .

[:2-10] 1 2 "من الداخل إلى الخارج مقابل من الخارج إلى الداخل: كيف يعمل تتبع الواقع الافتراضي، وكيف سيتغير" . Wareable . 2017-05-03 . تم الاسترجاع في 2020-11-06 .

[11] ديمبسي، ب. (2016-08-01). "تحليل شامل: سماعة الواقع الافتراضي HTC Vive" . الهندسة والتكنولوجيا . 11 (7): 80-81 . doi : 10.1049/et.2016.0731 . ISSN 1750-9637 .

[12] نيهورستر، ديدريك سي؛ لي، لي؛ لابي، ماركوس (يونيو 2017). "دقة ووضوح تتبع الموقع والاتجاه في نظام الواقع الافتراضي HTC Vive للبحث العلمي" . i -Perception . 8 (3): 204166951770820. doi : 10.1177/2041669517708205 . ISSN 2041-6695 . PMC 5439658. PMID 28567271 .

[13] تشين، ليان؛ بينغ، شياويوان؛ ياو، جونفنغ؛ تشيغوان، هونغ؛ تشين، تشين؛ ما، ييهان (أغسطس 2016). "بحث حول نظام الواقع المعزز بدون علامات تعريفية للعرض المنزلي". المؤتمر الدولي الحادي عشر لعلوم الحاسوب والتعليم (ICCSE) لعام 2016. ناغويا، اليابان: IEEE. الصفحات 524-528 . doi : 10.1109/ICCSE.2016.7581635 . ISBN 978-1-5090-2218-2. S2CID 17281382 .

[14] راسموسن، لوكي؛ باسنجر، جاي؛ ميلانوفا، ماريوفانا (مارس 2019). "ربط أنظمة المستهلكين لتوفير بيئة تطوير لتتبع داخلي-خارجي بدون علامات لسماعات الواقع الافتراضي". مؤتمر IEEE للواقع الافتراضي وواجهات المستخدم ثلاثية الأبعاد لعام 2019. أوساكا، اليابان: IEEE. الصفحات 1132-1133 . doi : 10.1109/VR.2019.8798349 . ISBN 978-1-7281-1377-7. S2CID 201066258 .

[15] rrone. "كيفية عمل التتبع من الداخل إلى الخارج - دليل للمتحمسين" . docs.microsoft.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2020-11-06 .

[:6-16] 1 2 بليزر، غابرييل؛ ستريكر، ديدييه (فبراير 2009). "التتبع المتقدم من خلال معالجة الصور الفعالة ودمج المستشعرات البصرية والقصورية". الحوسبة والرسومات . 33 (1): 59-72 . doi : 10.1016/j.cag.2008.11.004 . S2CID 5645304 .

[17] إيمورا، ساتورو؛ تاتشي، سوسومو (أغسطس 1998). "التنبؤ المتكامل متعدد المستشعرات للواقع الافتراضي" . الحضور: المشغلون عن بعد والبيئات الافتراضية . 7 (4): 410-422 . doi : 10.1162/105474698565811 . ISSN 1054-7460 . S2CID 34491936 .

[18] url= https://indotraq.com/?page_id=1949

[19] "العدد الأمثل للمحاور لأجهزة استشعار الحركة" . مدونة خبراء CEVA . 5 فبراير 2019. تاريخ الاطلاع: 8 سبتمبر 2022 .

[:4-20] 1 2 بليزر، غابرييل؛ ستريكر، ديدييه (فبراير 2009). "التتبع المتقدم من خلال معالجة الصور الفعالة ودمج المستشعرات البصرية والقصورية". الحوسبة والرسومات . 33 (1): 59-72 . doi : 10.1016/j.cag.2008.11.004 . S2CID 5645304 .

[21] "كيف يعمل تتبع المواقع في الواقع الافتراضي" . VentureBeat . 2019-05-05 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2020-11-06 .

[22] إيمورا، ساتورو؛ تاتشي، سوسومو (أغسطس 1998). "التنبؤ المتكامل متعدد المستشعرات للواقع الافتراضي" . الحضور: المشغلون عن بعد والبيئات الافتراضية . 7 (4): 410-422 . doi : 10.1162/105474698565811 . ISSN 1054-7460 . S2CID 34491936 .

[23] "دليل سريع لدرجات الحرية في الواقع الافتراضي" . استوديوهات كي . ١٢ فبراير ٢٠١٨. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٦ نوفمبر ٢٠٢٠ .

[24] جونز، غاريث (يوليو 2005). "تحديد الموقع بالصدى" . علم الأحياء الحالي . 15 (13): R484– R488. doi : 10.1016/j.cub.2005.06.051 . ISSN 0960-9822 . PMID 16005275 .

[25] ميهيلج، ماتجاز؛ نوفاك، دومين؛ بيجوس، سامو (2014). "تكنولوجيا الواقع الافتراضي وتطبيقاته" . الأنظمة الذكية والتحكم والأتمتة: العلوم والهندسة . 68 . دوى : 10.1007/978-94-007-6910-6 . رقم ISBN 978-94-007-6909-0ISSN 2213-8986

[r659-26] ويلش، جريج. "التتبع البصري عالي الأداء واسع النطاق" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19-12-2025 .

[27] تي. مازوريك، تاريخ الواقع الافتراضي وتطبيقاته وتقنياته ومستقبله. فيينا، النمسا: جامعة فيينا للتكنولوجيا، 1996.

[28] ر. هولواي وأ. لاسترا، "البيئات الافتراضية: دراسة استقصائية للتكنولوجيا"، cs.unc.edu. [متاح عبر الإنترنت]. الرابط: http://www.cs.unc.edu/techreports/93-033.pdf

[r945-29] ويتزستين، جوردون (2020). "الواقع المعزز والواقع الافتراضي". NANO-CHIPS 2030. تشام: دار نشر سبرينغر الدولية. ص 467-499. doi : 10.1007/978-3-030-18338-7_25 . ISBN 978-3-030-18337-0تم الاطلاع عليه بتاريخ 19-12-2025 .

[ 1 ]

[ 3 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

[ 24 ]

[ 25 ]

[ 26 ]

[ 27 ]

[ 28 ]

[ 29 ]