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Entwickler Wie das Lighthouse-Tracking funktioniert
08.03.2015 | 14:30 Uhr | von Trineas
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10.029 Hits
31 Kommentare
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Valve hat in den vergangenen Tagen zahlreiche Produkte und Initiativen auf der GDC vorgestellt, doch ausgerechnet etwas, von dem wir bis vor ein paar Tagen noch nicht einmal wussten, dass es existiert, hat allen anderen die Show gestohlen. Die Rede ist von SteamVR und dem damit verbundenen Lighthouse-Tracking-System. Während das von HTC in Zusammenarbeit mit Valve entwickelte VR-Headset ein solides Gerät ist und auf einer Stufe mit dem steht, was Oculus gezeigt hat, ist es die exakte und vielfältig einsetzbare Positionserkennung, die für Furore sorgte. Doch wie funktioniert die eigentlich?
Tracking ist bei VR extrem wichtig, nur wenn die Kopfbewegungen exakt in die virtuelle Realität übertragen werden, kann das Gefühl von Presence entstehen. Also der Zeitpunkt wo es sich einfach "echt" anfühlt. Sowohl Oculus als auch Sony setzen dabei auf so genanntes Outside-In-Tracking mittels Kamera. Diese verfolgt Bezugspunkte auf dem Headset oder den Controllern und errechent daraus die Position. Das funktioniert grundsätzlich recht gut, ist aber mit Nachteilen verbunden. Etwa durch Occlusion, wenn die Bezugspunkte verdeckt sind. Beispielsweise wenn man sich umdreht und die Kamera nicht mehr "sehen" kann, wo genau sich die Controller befinden. Außerdem ist der Einsatzraum beschränkt: Je weiter man sich von der Kamera entfernt, desto niedriger wird die Auflösung und desto unzuverlässiger das Tracking.
Das von Valve entwickelte Lighthouse-Tracking macht es genau umgekehrt, es handelt sich dabei um ein so genanntes Inside-Out-Tracking. Der Name ist durchaus logisch gewählt: Ein Leuchtturm weiß nicht, wo sich ein Schiff befindet. Das Schiff aber kennt seine Position, wenn es einen Leuchtturm sieht. Diese Leuchttürme heißen bei Valves Tracking-System Base-Stations und machen genau dasselbe. Sie senden ein Signal aus, mit dem dann der Empfänger, etwa das Headset oder ein Controller, etwas anfangen kann. Das Signal ist aber kein Leuchtfeuer, sondern sind Laserstrahlen.
Keine Sorge, es handelt sich dabei um einen sehr leistungsschwachen Laser der Klasse 1, der keinerlei Schäden für die Augen verursachen kann, falls sich auch Leute im Raum befinden, die kein Headset tragen. Die Basisstationen selbst sind "dumm", so wie bei unserer Analogie die Leuchttürme. Sie benötigen deshalb nur einen Stromanschluss und müssen nicht mit dem PC selbst verbunden werden. Auf dem Headset und dem Controller befinden sich so genannte Photosensoren, die in der Lage sind, die Laserstrahlen, die von den Basisstationen quer durch den Raum geschossen werden, zu erkennen.
Diese Photosensoren sind mit dem PC verbunden und dieser errechnet daraus die exakte Position im Raum, mit einer Genauigkeit von weniger als einem Millimeter und mit der Fähigkeit Bewegungen von einem Zehntel Grad zu erkennen. Durch die erhöhte Reichweite können mit zwei Basisstationen Räume mit rund 20 Quadratmeter getrackt werden. Auch das Problem von Occlusion wird dadurch reduziert, da immer zwei dieser Leuchttürme im Einsatz sind. Ein weiterer Vorteil: So wie sich auch viele Schiffe an einem einzigen Leuchtturm orientieren können, können auch viel mehr Objekte oder Personen getrackt werden, ohne dass zusätzliche Basisstationen notwendig sind. So wie in der Grafik können etwa mehrere Personen Headsets im selben Raum nutzen und ihre Positionen werden exakt in die virtuelle Welt übertragen.
Das System ist durch seine Präzission und Einfachheit nicht nur für VR interessant, so könnten beispielsweise Indie-Entwickler damit ein kostengünstiges Motion Capture-Studio bauen, das sonst hunderttausende Euro kosten würde. Valve betrachtet es allerdings nicht als proprietäres System, mit dem an sich einen Vorteil gegenüber der Konkurrenz verschafft, im Gegenteil. Das Studio hat angekündigt das Lighthouse-Tracking mit anderen Firmen teilen zu wollen. Gabe Newell verglich es sogar mit der USB-Schnittstelle, die heutzutage fast überall zum Einsatz kommt.
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Zitat:
Original von Trineas
Ja, nämlich dass es sich nicht echt anfühlt wenn man am Stand läuft. Du hast auch andere Sensoren außer den Augen, etwa in den Ohren, die deinem Gehirn mitteilen, dass du dich in Wirklichkeit nicht von der Stelle bewegst.
Das mag vielleicht für manches eine Lösung sein, aber wenn du wirklich echte Presence willst, gibt es keine Alternative für 1:1 Mapping von den Bewegungen in der Realität zu VR.
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Hm naja schade dann müssen wir woll Genres finden die in nen Raum passen, wie wärs mit na Runde Command & Conquer aufm Fußboden xD
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 09.03.2015, 10:03 Uhr |
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Die Simulatoren kriegen alle VR unterstützung xD
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| 09.03.2015, 17:33 Uhr |
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Weiß man schon in etwa wie gut der Rechner sein muss, mit dem das ganze VR System, also Brille und Controller verbunden wird oder spielt das keine signifikante Rolle?
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| 09.03.2015, 18:08 Uhr |
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Zitat:
Original von GuterMensch
Weiß man schon in etwa wie gut der Rechner sein muss, mit dem das ganze VR System, also Brille und Controller verbunden wird oder spielt das keine signifikante Rolle?
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Kommt ganz auf das Spiel an. Es müssen etwa 4,2 Millionen Pixel pro Frame gerendert werden, das ist etwas mehr als wenn du ein Spiel mit der Auflösung 2560x1440 renderst. Und das Ganze muss absolut immer ohne Ausnahme mit 90 FPS laufen. Dazu kommt noch ein gewisser Mehraufwand für die GPU durch die stereoskopische Darstellung.
Das klingt ziemlich viel und das ist es auch. Selbst mit einer 500 Euro Grafikkarte kannst du ein Spiel wie Assassin's Creed Unity damit nicht flüssig darstellen. Aber das ist ja dann auch schon die Antwort: Die Spiele können nicht so gut aussehen wie AC: Unity. Das heißt Spiele die für VR entwickelt werden, müssen eine schwächere Grafik haben, damit sie auch auf Mittelklasse-PCs lauffähig sind. Und je nach Spiel wird es welche geben die besser aussehen und welche die weniger gut aussehen und damit niedrigere Anforderungen haben.
Aber grundsätzlich gilt: Du willst für VR die best mögliche GPU die du dir leisten kannst und leisten willst. High-End ist keine Mindestvoraussetzung, aber je besser desto besser.
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| 09.03.2015, 20:08 Uhr |
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Okay, vielen Dank für die ausführliche Information. Ich hab bei den ganzen Informationen in den letzten Tagen nicht ganz mitbekommen, ob die Brille selbst auch einen Teil des Rechenaufwands übernimmt, oder wie das abläuft.
Im Prinzip ändert sich also an der Art und Weise, wie man sich heute seine Hardware zusammenstellt nichts, nur dass man bei VR Spielen halt optisch zunächst mal eine Stufe zurück schraubt.
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| 09.03.2015, 20:19 Uhr |
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Helfen zwei Grafikkarten weiter oder behindern die sich gegenseitig?
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| 09.03.2015, 20:24 Uhr |
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Zitat:
Original von DAS k1ishEé
Helfen zwei Grafikkarten weiter oder behindern die sich gegenseitig?
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Helfen und sowohl Nvidia als auch AMD arbeiten an Lösungen, um die Verbesserungen noch deutlich zu verstärken. Die Idee ist, dass eine Grafikkarte das linke und eine Grafikkarte das rechte Bild rendert. Beide Hersteller haben entsprechende Initiativen und arbeiten mit Epic, Unity, Valve, usw. zusammen.
Aber realistischerweise ist das nur etwas für Hardcore-Enthusiasten, die wenigsten Leute haben ein Multi-GPU-System. Bei zwei GTX 980 reden wir dann schon von 1.000 Euro nur alleine für die Grafikkarten.
Zitat:
Original von GuterMensch
Okay, vielen Dank für die ausführliche Information. Ich hab bei den ganzen Informationen in den letzten Tagen nicht ganz mitbekommen, ob die Brille selbst auch einen Teil des Rechenaufwands übernimmt, oder wie das abläuft.
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Nein, das Headset übernimmt keine Rechenaufgaben.
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| 09.03.2015, 20:59 Uhr |
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Danke für die gute Aufklärung hier. Wenn Oculus jetzt nicht richtig nachliefert, dann wird das Vive das "Teil" der Wahl. Darauf warte ich schon viele Jahre 
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| 09.03.2015, 22:47 Uhr |
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Zitat:
Original von ClemensProduction
Hm naja schade dann müssen wir woll Genres finden die in nen Raum passen, wie wärs mit na Runde Command & Conquer aufm Fußboden xD
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Ich hab im TV bei irgendner Messe mal was gesehn, das naja war wie so ne Art Laufhilfe für Babies  Da wirste eingespannt und läuft auf einer Art Laufband, dass aber in alle Richtungen bewegbar ist, damit man sich auch umderehen kann. Mit sowas könnte man unbegrenzt laufen, aber da man sich trozdem nicht wirklich von der Stelle bewegt, keine Ahnung ob das nicht auch zu Unwohlsein führen könnte.
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| 10.03.2015, 15:40 Uhr |
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Zitat:
Original von EZ-one
Ich hab im TV bei irgendner Messe mal was gesehn, das naja war wie so ne Art Laufhilfe für Babies Da wirste eingespannt und läuft auf einer Art Laufband, dass aber in alle Richtungen bewegbar ist, damit man sich auch umderehen kann. Mit sowas könnte man unbegrenzt laufen, aber da man sich trozdem nicht wirklich von der Stelle bewegt, keine Ahnung ob das nicht auch zu Unwohlsein führen könnte.
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Zitat:
Original von ClemensProduction
Wurde das problem in der Virtuellen Welt herum zu laufen nicht schon mithilfe eines Run Pads gelöst oder überseh ich da jetzt irgendwas gewaltig? :I
http://www.virtuix.com
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| 10.03.2015, 17:06 Uhr |
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Von diesen Treadmill-Lösungen gibt es bereits mehrere Ansätze - die Omni ist eine davon. Da wurde auf der CES in Las Vegas einiges vorgestellt.
Z.B. auch hier: http://cyberith.com/product/
Problem ist natürlich auch hier der Preis und vor allem die Größe des Geräts. Mal eben zur Seite stellen ist da nicht.
Ich vermute, dass sich hier auch die Spreu vom Weizen trennen wird. Bedeutet: Das Vive wird relativ teuer werden (ich behaupte jetzt einfach einmal 599 Euro). Die Oculus Rift wird sich bei 350 Euro einpendeln. Wie wir gesehen haben, ist der Preis auch bei moderner Technik immer ein Argument (siehe Verkaufszahlen PS4 vs. XBOX One zu Anfang).
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| 11.03.2015, 15:14 Uhr |
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