프리트랙

FreeTrack
프리트랙
Freetrack logo.png
Freetrack 210 screenshot.jpg
안정된 릴리스
v2.2 / 2008년 10월 7일
운영 체제Microsoft Windows
유형옵티컬 모션 트래킹
면허증.GNU 일반 공중 라이선스
웹 사이트www.free-track.net

FreeTrack은 GNU General Public License에 따라 출시된 Microsoft Windows용 범용 광학 모션 추적 애플리케이션으로, 일반적인 저렴한 카메라와 함께 사용할 수 있습니다.주로 가상현실, 시뮬레이션, 비디오 게임, 3D 모델링, 컴퓨터 지원 설계 및 컴퓨터 접근성을 개선하기 위한 일반적인 핸즈프리 컴퓨팅에 사용되는 헤드 트래킹에 초점을 맞추고 있습니다.추적은 사용자의 눈이 화면에서 벗어나지 않도록 머리를 조금만 움직이면 될 정도로 충분히 민감하게 만들 수 있습니다.

카메라는 사용자가 착용한 견고한 포인트 모델을 관찰하도록 배치되어 있으며, 이 포인트들은 물리 및 소프트웨어 필터링에 의해 배경광으로부터 격리되어야 한다.최대 6개의 자유도(6DOF)로 모션을 추적합니다(요, 피치, 롤, 좌우, 위/아래 및 앞/뒤).Web 카메라등의 Windows 대응의 비디오 디바이스와 Natural Point 카메라(TrackIR, SmartNav, OptiTrack)를 서포트하고 있습니다.

FreeTrack은 자체 오픈 인터페이스 및 TrackIR, SimConnect 및 FSUIPC 인터페이스를 사용하여 헤드트랙 데이터를 프로그램에 직접 출력할 수 있습니다.이러한 인터페이스를 지원하는 프로그램은 FreeTrack 호환 프로그램으로 간주됩니다.FreeTrack은 프로그램이 직접 인터페이스를 지원하지 않는 경우 마우스, 키보드 및 조이스틱(PPJoy를 통해)을 에뮬레이트할 수도 있습니다.

FreeTrack은 Dellphi 7에서 코드화되어 DirectShow 및 DirectX를 사용합니다.헤드 트래킹은 DeMenthon의 4점 반복 포즈 추정 알고리즘([2]POSit)과 Alter의 3점 기하 알고리즘의 구현을 사용하여 달성된다.

소프트웨어

FreeTrack은 카메라를 사용하여 사용자가 착용한 포인트 모델에 대한 실시간 정보를 수집합니다.구체적으로는 카메라로부터 직접 수신되거나 비디오 스트림으로부터 추출되는 모델 포인트의 화상 좌표.이러한 좌표는 실제 머리 포즈의 추정치를 생성하는 데 사용되며, 사용자는 가상 포즈를 만들기 위해 여러 가지 방법으로 변환할 수 있습니다.가장 기본적인 변환 중 하나는 작은 머리 움직임만 요구되도록 회전을 증폭하는 것입니다.마지막으로 가상 포즈가 사용자가 선택한 출력으로 전송됩니다.이 작업은 모두 백그라운드에서 수행되며 시스템 트레이에 추적 상태가 표시됩니다.

주어진 실제 머리 자세의 가상 머리 위치와 방향을 보여주는 3D 미리 보기를 사용할 수 있으며 1인칭 등 여러 관점에서 볼 수 있습니다.따라서 테스트에 큰 도움이 되고 다양한 설정으로 실험하는 것이 쉬워집니다.

각 자유도(축)에는 응답 곡선이 있어 주어진 실제 헤드 이동에 대해 가상 헤드가 이동하는 방식을 변경하도록 변경할 수 있습니다.이것은 일반적으로 중앙 데드존 영역을 만들어 사용자의 머리를 좀 더 편안하게 하기 위해 사용됩니다.

키보드, 마우스 및 조이스틱 버튼을 사용하여 가상 중앙 위치(예: 자동차의 시트 위치 조정)를 비롯한 추적 설정을 전환하고 축과 출력을 개별적으로 전환할 수 있습니다.

NaturalPoint 카메라의 경우 FreeTrack은 공식 소프트웨어에서 사용할 수 없는 고급 기능과 사용자 지정 수준을 제공할 수 있습니다.

카메라

FreeTrack과 호환되는 일부 카메라 비교
카메라 센서 해상도 FPS 센서 각도(°) 산출량 CPU 사용률 서브픽셀 정밀도 적외선 LED 약가(USD)
이상적인 웹 카메라 640×480 ≥60 흑백 42 고도로 압축된 작은. 소프트웨어에 의존하다 네. ?
OEM IR Web[3] 카메라 640×480 30 색. 42 JPEG 압축 작은. 소프트웨어에 의존하다 네. $5
소니 플레이스테이션 아이토이 640×480 30 색. 56 JPEG 압축[4] 작은. 소프트웨어에 의존하다 아니요. $16
소니 PlayStation 3 Eye 640×480 187@320x240(CLEYE), 125@320x240(다이렉트쇼), 75@640x480(다이렉트쇼)[5] 색. 75, 56 JPEG 압축, 미가공 작은. 소프트웨어에 의존하다 아니요. $24
마이크로소프트 Xbox Live Vision 640×480 60@320×240, 30@640×480 색. ? JPEG 압축,[6] 미가공 작은. 소프트웨어에 의존하다 아니요. $14
닌텐도 Wii 리모트 128×96 100(블루투스), 250(I2C)[7] 색. 41 점 좌표 없음. 1/8 아니요. $23
Natural Point 트랙IR 1 [8] 60,000픽셀(예: 300×200) 60 흑백 33 이진 역치 최소의 네. 은퇴한
Natural Point 트랙IR 2 [8] 60,000픽셀(예: 300×200) 100 흑백 33 이진[9] 역치 최소의 네. 은퇴한
Natural Point 트랙IR 3 [10] 355×288 80 흑백 33 이진 역치 최소의 네. 은퇴한
Natural Point 트랙IR 3 Pro [10] 355 x 288 120 흑백 33 이진 역치 최소의 네. 은퇴한
NaturalPoint TrackIR 4 Pro [10] 355×288 (710×288로 샘플링) 120 흑백 46 이진[11] 역치 최소의 1/20 네. $99.95
Natural Point 트랙IR 5[10] 640×480 120 흑백 51.7 그레이스케일[12] 역치 최소의 150분의 1 네. $149.95
NaturalPoint SmartNav 1/2 60,000픽셀(예: 300×200) 60 흑백 33 이진 역치 최소의 네. 은퇴한
NaturalPoint SmartNav 3 [13] 355×288 120 흑백 33 이진 역치 최소의 1/20 네. 은퇴한
NaturalPoint SmartNav 4[13] 640×1600 (1280×1600으로 샘플링) 100 흑백 41 그레이스케일[14] 역치 최소의 150분의 1 네. 400~500달러

결의안

대부분의 경우 320×240 해상도로 충분하며, 이는 고해상도 모니터에서 정확한 커서 제어를 할 수 있는 훨씬 더 높은 서브픽셀 해상도를 생성할 수 있습니다.해상도 640×480 이상은, 컴퓨터에 도달하기 전에 충분히 압축하지 않으면, 수익률이 저하해, CPU 사용량의 지수적인[why?] 증가에 대응한다.카메라로부터의 거리가 멀수록, 해상도가 높아집니다.Wii는 128×96의 저해상도 센서를 사용합니다.이 센서는 일부에 의해 떨림 트래킹이 발생하며 반응성이 [15]저하되는 대신 안정성을 개선하기 위해 평활화가 필요할 수 있습니다.

센서

같은 해상도에서 흑백 센서는 컬러 필터 어레이가 없기 때문에 컬러 센서보다 훨씬 세세한 부분까지 선명하게 표시할 수 있습니다.

프레임 레이트

FreeTrack은 저프레임률 비디오 디바이스와의 보간을 사용하여 패닝의 부드러움을 향상시킵니다.다만, 응답성은 기본적으로 프레임 레이트에 한정되어 있습니다.30 프레임/초 Web 카메라의 최대 응답 지연은 33.3 밀리초입니다.120 프레임/초 카메라의 최대 응답 지연은 8.33 밀리초입니다.시각적인 자극(손가락 반사)에 대한 인간의 반응 시간은 일반적으로 약 200ms입니다.온라인 반사 기반 게임에서는 30ms가 경쟁 ping으로 간주되며 LCD 모니터의 리프레시 레이트는 일반적으로 17ms입니다.

응답성이 높을수록 제어감이 높아지지만 가상 헤드 모션이 증폭되기 때문에 비현실적으로 빠르게 움직일 수도 있습니다.이러한 이유로 일부 프로그램은 헤드 이동 속도를 제한하여 프레임 레이트가 높은 카메라의 응답성을 일부 낭비합니다.

각

시야각이 넓어지면 카메라에 근접했을 때의 트래킹 영역이 넓어집니다.거리가 멀수록 광각은 바람직하지 않고 프레임의 미사용이 많아지며 유효 분해능이 더 빨리 떨어집니다.또, 주변기기의 라이트가 많아져, 트래킹에 방해가 되는 일이 있습니다.해상도 비용으로 디지털 줌을 사용하면 시야각을 줄일 수 있습니다.

CPU 사용률

닌텐도 Wii 리모컨은 효과적으로 CPU를 사용하지 않고, 내추럴 포인트 카메라는 소량을 사용하며, 일반 비디오 기기는 브랜드와 사용 중인 특정 카메라 설정에 따라 상당한 양을 사용할 수 있다.TrackIR 4와 동일한 해상도와 프레임 레이트로 작동하는 PlayStation Eye는 싱글코어 CPU에서 매우 높은 처리 능력을 필요로 합니다.다만, 최신의 멀티 코어 CPU에 의해서, 이 문제는 해소되고 있습니다.CPU 자원을 절약하기 위해서, 해상도와 프레임 레이트를 항상 삭감할 수 있습니다.

필터

FreeTrack에서는 트래킹 포인트를 다른 모든 빛으로부터 격리해야 합니다.이 작업은 적외선 LED와 카메라 전면의 가시광선 차단 필터를 사용하여 수행하는 것이 가장 좋습니다.사진필름이나 플로피디스크 내부의 자기기억매체를 저렴한 가시광선 필터로 사용할 수 있다.추가 필터링은 노출 및 임계값을 조정하여 소프트웨어에서 수행할 수 있습니다.

웹캠과 같은 모든 비디오 장치에는 적외선 차단 필터가 내장되어 있으며, 이를 제거하여 적외선 감도를 높일 수 있어 포인트 분리 및 역반사 추적 가능성을 높일 수 있습니다.이것은 대부분의 웹캠에서 일반적으로 간단하고 되돌릴 수 있는 절차입니다.

Wii 리모컨과 NaturalPoint 카메라는 적외선 포인트 추적용으로 설계되어 있어 이미 가시광선 차단 필터를 갖추고 있다.

점 모형

모델 구성

  • 싱글 포인트: 예를 들어 헤드 앞으로 뻗은 야구모자 또는 와이어에 부착된 단일 트래킹 포인트.펜라이트 등 작은 광원으로 간단하게 실현 가능.다른 구성과는 달리 자유도(요와 피치)가 2개로 제한되어 있어 회전보다 번역에 민감할 수 있습니다.
  • 3점 클립: 헤드폰에 클립하여 머리 측면에 배치할 수 있는 포인트의 비대칭 삼각형 배열.
  • 3점 모자: 일반적으로 야구 모자의 테두리에 부착된 대칭 삼각형 포인트 배열.
  • 4점 모자: 야구 모자의 테두리에도 부착되어 있는 대칭적인 비공평면 배치.

손쉽게 구할 수 있는 전자 부품을 사용하여 최소 비용으로 DIY 방식으로 모델을 만들 수 있습니다.컴포넌트 키트와 완전한 구성 모델은 FreeTrack 커뮤니티의 일부 회원으로부터 구입할 수도 있습니다.

액티브 포인트

액티브 포인트 모델에서는 배터리, 변압기(플러그 팩) 또는 USB로 구동되는 가시 또는 적외선 LED(5mm 이상)를 사용하여 추적 지점을 나타냅니다.전기회로는 매우 기본적이며 전자제품에 대한 경험이 거의 없거나 전혀 없는 사람이 만들 수 있습니다.

리모컨과 같은 일반적인 LED는 좁고 초점이 높은 빔을 가지고 있어 광학적 모션 트래킹에 적합하지 않습니다.렌즈 끝을 평평하게 줄세우기만 하면 광각 LED로 쉽게 전환할 수 있습니다.광각 LED는 적외선 Siemens/Osram SFH485P와 같은 전문 전자제품 소매점에서 구입할 수 있으며, 반각 LED는 40도입니다.

반사점

역반사 재료를 사용하여 적외선 광원에 의한 조명으로 추적점을 나타낼 수 있다.이 구성에서는 사용자에게 배선이나 배터리를 연결할 필요가 없지만 배경 조명에 의한 간섭에 더 취약합니다.대부분의 경우 추적 지점에서 반사된 적외선을 볼 수 있을 정도로 감도를 높이려면 웹 카메라의 내부 적외선 차단 필터를 제거해야 합니다.

FreeTrack 인터페이스

FreeTrack은 Eyeware Beam과 같은 타사 프로그램에서 6DOF 추적 데이터에 실제 원시 측정 및 가상으로 자유롭게 액세스할 수 있는 단순한 인터페이스를 갖추고 있습니다.하드웨어에 의존하지 않기 때문에 특정 브랜드나 하드웨어 버전에 의존하지 않고 제한 없이 사용할 수 있습니다.보헤미아 인터랙티브의 ARMA2는 FreeTrack[16] 인터페이스를 지원하는 첫 번째 게임이며 GP Bike는 단독 [17]지원이다.

TrackIR 인터페이스

FreeTrack은 NaturalPoint의 헤드 트래킹 트랙의 암호화되지 않은 버전과 호환됩니다.시뮬레이션 게임에서 광범위하게 지원되는 IR 인터페이스입니다.Natural Point는 2008년 말부터 게임 개발자들에게 더 인기 있는 타이틀을 위해 암호화된 버전의 인터페이스를 공급해 왔습니다.이것들은 Track이 필요한 것으로 판명될 수 있습니다.IR 소프트웨어 버전 4.1.036 이후이며 FreeTrack과 [18]호환되지 않습니다.영향을 받은 첫 번째 게임인 DCS: Black [19]Shark의 개발자들은 그들만의 헤드 트래킹 인터페이스를 출시하려고 했지만 곧 NaturalPoint의 [20]요청에 의해 그것을 취소했다.Track을 사용하여 FreeTrack 호환성을 유지할 수 있습니다.IRFixer를 사용하여 [21]게임의 암호화 요건을 제거합니다.

TIRViews.dll은 Track과 함께 배포되는 다이내믹 링크 라이브러리 파일입니다.뷰 제어를 용이하게 [22]하기 위해 특수 인터페이스 또는 메모리 해크를 사용하여 대부분의 오래된 게임을 맞춤형으로 지원하는 IR 소프트웨어.트랙 위반이긴 합니다만IR 소프트웨어의 EULA.[23] FreeTrack과 함께 사용할 수 있습니다.

Natural Point의 트랙IR 인터페이스 SDK는 서명된 라이센스[24] 계약에서만 사용할 수 있으며 NDA의 적용을 받기 때문에 FreeTrack은 무료 소프트웨어이지만 Track은IR 인터페이스 구성 요소는 폐쇄 소스여야 합니다.[25]

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ DeMenthon, Daniel; Larry S. Davis (1992). "Model-Based Object Pose in 25 Lines of Code". European Conference on Computer Vision. 15: 335–343. CiteSeerX 10.1.1.50.9280.
  2. ^ Alter, T. D. (1992). "3D Pose from Three Corresponding Points Under Weak-Perspective Projection". A.i. Memo. 1378 (AIM–1378): 43. CiteSeerX 10.1.1.18.1908.
  3. ^ "8.0 Mega 6 IR LED Webcam Web Cam Camera Skype MSN Mic". Retrieved 2010-09-07.
  4. ^ "Using ov519 webcams (Eyetoy) with pdp/Gem (jpeg frames)". Retrieved 2010-05-08.
  5. ^ "CL Eye Platform SDK Changelog". Retrieved 2010-10-30.
  6. ^ "XBOX Live Vision Camera in Ubuntu". Retrieved 2010-05-08.
  7. ^ "Automatic Take Off, Hovering and Landing Control for Miniature Helicopters with Low-Cost Onboard Hardware" (PDF). Retrieved 2010-05-08.
  8. ^ a b "TrackIR3 Pro heads-up game controller". ars technica. 25 August 2004. Retrieved 2007-10-13.
  9. ^ "TrackIR2, Track IR2 headtracking buy, review, featured". Retrieved 2010-05-08.
  10. ^ a b c d "TrackIR Product Comparison". NaturalPoint. Retrieved 2007-10-13.
  11. ^ "TrackIR 4 Grayscale". Retrieved 2010-05-08.
  12. ^ "TrackIR 5 Grayscale". Retrieved 2010-05-08.
  13. ^ a b "SmartNav Older Model Comparison". NaturalPoint. Retrieved 2008-11-01.
  14. ^ "SmartNav 4 Grayscale". Retrieved 2010-05-08.
  15. ^ "Wii resolution and latency". Retrieved 2010-12-07.
  16. ^ "Arma 2: Patch v1.05". Retrieved 2010-07-20.
  17. ^ "PiBoSo Alpha 6 released". Retrieved 2010-03-16.
  18. ^ "NaturalPointofView - The NaturalPoint TrackIR Monopoly". Retrieved 2010-07-20.
  19. ^ "TrackIR Enhanced Games : DCS: Black Shark". NaturalPoint. Retrieved 2008-10-26.
  20. ^ Tez - ED Team. "HeadTracker interface - ED Forums". Eagle Dynamics. Retrieved 2010-03-16.
  21. ^ "NaturalPointofView - The NaturalPoint TrackIR Monopoly: TrackIRFixer". Retrieved 2010-07-20.
  22. ^ "FreeTrack Forum V2.2 & FSX/FS9". Retrieved 2010-02-20.
  23. ^ "TrackIR software download page". NaturalPoint. Retrieved 2010-02-20.
  24. ^ "TrackIR Developers : Which SDK Do I Need?". Retrieved 2010-02-20.
  25. ^ "Head banging..." Archived from the original on 2011-06-05. Retrieved 2010-02-20.

외부 링크