Tecnologias de posicionamento multiusuário: Comparação e aplicações

A mudança de 3 para 6 graus de liberdade (DoF) foi essencial para revolucionar a forma como interagimos em ambientes virtuais multiusuário.

Enquanto num sistema de 3 DoF os utilizadores podem virar a cabeça e olhar à sua volta, os 6 graus de liberdade permitem tanto a rotação como a translação no espaço físico, o que resulta em experiências colaborativas muito mais naturais e enriquecedoras.

Neste contexto, estão a surgir tecnologias de posicionamento multiutilizador cada vez mais avançadas para rastrear a localização e os movimentos dos utilizadores num mesmo espaço físico. Mas qual delas é a mais adequada para cada aplicação?

O Outside-In Tracking baseia-se na colocação de sensores ou câmaras no ambiente físico para rastrear os diferentes dispositivos que os utilizadores transportam, como visores ou controladores.

Esta tecnologia destaca-se pela sua altíssima precisão, uma vez que os sensores externos capturam os movimentos dos utilizadores, detetando a posição exata das mãos e dos óculos de RV. Isto torna o Outside-In Tracking uma solução perfeita para ambientes que exigem um acompanhamento rigoroso, como simuladores avançados ou treinos médicos.

Além disso, é uma solução muito adequada quando o ambiente é dinâmico e mutável, uma vez que, depois de calibrada a sala com base na posição dos sensores, não é necessário fazer ajustes posteriores.

No entanto, a configuração inicial do Outside-In Tracking pode ser complexa, pois requer a instalação estratégica dos sensores ao redor da área de jogo. Por outro lado, apresenta limitações caso se queira cobrir grandes espaços ou um grande número de utilizadores simultâneos.

O Inside-Out Vision Based Tracking utiliza câmaras e sensores integrados nos óculos de Realidade Virtual para rastrear o ambiente físico e os movimentos dos utilizadores, eliminando a necessidade de sensores externos. Esta tecnologia é comum em dispositivos stand alone que não requerem ligação a um PC, como o PICO 4 Ultra ou o Quest 3.

O Inside-Out Tracking destaca-se pela sua escalabilidade e simplicidade. Como não requer hardware adicional, é mais fácil de instalar e utilizar, o que o torna uma opção ideal para implementações rápidas.

No entanto, a sua menor precisão pode ser uma limitação para aplicações que exigem um rastreamento de movimentos muito detalhado. Além disso, este tipo de tecnologia não permite rastrear elementos adicionais aos óculos de RV e/ou controladores, como ferramentas ou qualquer outro objeto que os utilizadores possam precisar de manipular durante a sua experiência imersiva. Também é sensível a mudanças no ambiente, uma vez que a sua calibração depende das características visuais do espaço, pelo que pode requerer reajustes se estas mudarem.

O Rastreamento Baseado em Marcadores utiliza marcadores físicos, como códigos QR ou padrões visuais, que são reconhecidos por câmaras ou sensores instalados nos próprios óculos de RV. Esta tecnologia permite estimar a posição e a orientação dos utilizadores dentro do ambiente virtual a partir de informações obtidas a partir da deteção desses marcadores no ambiente real.

Em suma, trata-se de um sistema de posicionamento semelhante ao anterior, no qual são integrados elementos visuais para facilitar o trabalho do sistema de visão artificial.

Este método é eficaz para aplicações que requerem um acompanhamento mais preciso do que o proporcionado pelo Inside-Out Tracking, embora o nível de precisão continue a ser inferior ao das soluções que utilizam sensores externos.

Por outro lado, a sua dependência de marcadores físicos pode limitar a flexibilidade e a liberdade de movimento, especialmente em ambientes dinâmicos ou em experiências imersivas completas, onde é possível que os utilizadores ou os próprios objetos obstruam os marcadores, afetando a continuidade do rastreamento.

As Inertial Measurement Units (IMUs) são dispositivos que combinam acelerómetros e giroscópios para rastrear os movimentos e a orientação dos utilizadores ou dos elementos que transportam. Em suma, fornecem dados valiosos sobre a aceleração e a rotação, permitindo uma representação precisa de movimentos complexos e rápidos.

Esta tecnologia é especialmente útil quando é necessário realizar o rastreamento de elementos adicionais ou hardware específico, como luvas hápticas ou fatos de captura de movimento. Por exemplo, a PICO oferece o Motion Tracker, um acessório em forma de pulseira que integra sensores IMU com latência super baixa, capazes de reconhecer poses completas dos utilizadores.

Utilizados isoladamente, os IMUS podem sofrer de acumulação de erros ao longo do tempo (deriva), pelo que são frequentemente complementados com outras tecnologias de rastreamento, como câmaras ou sensores óticos, destinadas a corrigir e ajustar a precisão do rastreamento.

Como já vimos, a escolha da tecnologia adequada depende de vários fatores, como a precisão necessária, o tamanho da área de jogo, a latência e a complexidade do ambiente. Além disso, é preciso ter em conta que elas podem ser usadas de forma independente ou em conjunto para criar experiências imersivas e precisas para vários utilizadores.

Por exemplo, num showroom de uma empresa industrial com modelos 3D complexos, poderia ser ideal implementar uma solução de rastreamento Outside-In, enquanto que para um simulador que precise dar suporte a ações de formação itinerantes, poderiam ser integradas IMUs com sistemas de rastreamento Inside-Out baseados em visão.

A seleção da tecnologia de rastreamento adequada é crucial para o sucesso de qualquer aplicação de RV. Compreender os pontos fortes e as limitações de cada método é o primeiro passo para escolher a solução mais adequada de acordo com o contexto e os requisitos específicos.