VR-Brille: Welche trackt am weitesten?

5.07.2021 Tomislav Bezmalinovic

Das VDC Fellbach hat eine aktualisierte Messung vorgenommen. Getestet wurden zusätzlich:

• HP Reverb G2
• Oculus Quest 2
• Pico Neo 2

Nachfolgend die aktualisierten Messstatistiken für die Trackingreichweite.

Die aktualisierten Messwerte für die Trackingreichweite. | Diagramm: VDC Fellbach

Der aktualisierte und vollständige Werkstattbericht ist kostenlos auf der Webseite des VDC Fellbach abrufbar.

Der Werkstattbericht zur Präzision der Trackingsysteme wurde ebenfalls aktualisiert.

Ursprünglicher Artikel vom 13. Dezember 2020:

Zu jeder VR-Brille gehört auch ein Trackingsystem und zwischen diesen gibt es erhebliche Unterschiede in Sachen Reichweite. Das Virtual Dimension Center (VCD) Fellbach hat in seinem jüngsten Werktstattbericht die Trackingreichweite handelsüblicher VR-Systeme wie Oculus Quest und Vive gemessen.

Fünf Trackingsysteme stellte das VDC auf den Prüfstand: Valves SteamVR Tracking auf der Grundlage einer HTC Vive Pro und zweier Basisstationen sowie vier integrierte Lösungen ohne externe Trackingeinheiten: Oculus Insight mit Oculus Rift S (5 Trackingkameras) und Oculus Quest (4 Trackingkameras), das Trackingsystem der HTC Vive Cosmos (6 Trackingkameras) sowie das WMR-Tracking am Beispiel der Samsung Odyssey (2 Trackingkameras).

Die Trackingqualität wurde nicht berücksichtigt. Wie genau VR-Trackingsysteme arbeiten, maß das VDC in einem früheren Werkstattbericht.

Messaufbau und Verfahren

Der Messaufbau besteht aus einem an der Decke montierten 3D-Kopfmodell, an dem die jeweilige VR-Brille befestigt ist und einem Roboterarm, der einen VR-Controller gleichmäßig auf zwei horizontalen und einer vertikalen Ebene um die VR-Brille bewegt. Eine eigens programmierte Software übernimmt das Auslesen und Visualisieren der Trackingreichweite.

Das an der Decke montierte 3D-Kopfmodell mit VR-Brille und der Roboterarm mit VR-Controller. | Bild: VDC Fellbach

Das folgende Bild veranschaulicht die drei Ebenen, auf deren Basis die Trackingreichweite gemessen wurde. Der Radius von Ebene 1 und 2 beträgt 7,5 bzw. 5,5 Meter 75 bzw. 55 Zentimeter. Der geringere Durchmesser ist auf die maximale Länge des Roboterarms zurückzuführen. Ebene 1 befindet sich circa 30 Zentimeter unter der VR-Brille, Ebene 2 circa 40 Zentimeter über der VR-Brille.

Der Roboterarm vollführte drei Kreisbewegungen. | Bild: VDC Fellbach

Jede Ebene wurde in drei unterschiedlichen Geschwindigkeiten abgefahren und aufgezeichnet. Für den Vergleich der Reichweite wurde der Wert mit einer Geschwindigkeit von 10 Millimeter pro Sekunde für Ebene 1 und 2 und 100 mm/° herangezogen. Das folgende Chart zeigt das Messergebnis.

Oculus Rift S kann auf den drei gemessenen Ebenen trotz integrierter Trackinglösung fast zum SteamVR Tracking aufschließen. | Bild: VDC Fellbach

Externes Tracking gewinnt

Das beste Resultat erzielte das SteamVR Tracking, bei dem das VDC keine Einschränkungen in Sachen Trackingreichweite feststellen konnte. Beim SteamVR Tracking werden an entgegengesetzten und erhöhten Stellen zwei Basisstationen installiert, die den Raum mit für das menschliche Auge unsichtbaren Lichtimpulsen fluten. Die lichtempfindlichen Sensoren des Vive-Controllers und von Lighthouse-Brillen erfassen die Lichtimpulse, so wird deren räumliche Position bestimmt.

Bei den restlichen VR-Brillen werden die VR-Controller mittels Kameras erfasst, die in das Gehäuse der VR-Brillen verbaut sind. Dadurch werden die Basisstationen überflüssig.

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Der Nachteil dieses Trackingsystems ist, dass die VR-Controller aus dem Sichtbereich der Kameras geraten können, wodurch sie nicht mehr erfasst werden. Das kann man provozieren, indem man die VR-Controller hinter den Rücken oder in die entgegengesetzte Richtung des Blicks hält. Bei manchen Trackingsystemen braucht es jedoch weniger für Trackingverluste.

WMR-Tracking bildet das Schlusslicht

Die VDC-Messung belegt, dass es eine große Rolle für die Trackingreichweite spielt, wie viele Kameras in einer VR-Brille verbaut und wie diese angeordnet sind. Oculus Quest (Test) und Oculus Rift S (Test) nutzen die gleiche Trackingtechnologie, aber Zahl und Anordnung der Kameras führen zu deutlichen Unterschieden bei der Trackingreichweite.

Die PC-VR-Brille Oculus Rift S (rechts) hat zwei Kameras an den Seiten und eine zusätzliche Kamera an der Oberseite verbaut. Gegenüber der Oculus Quest (links) vergrößert dies die Trackingreichweite signifikant. | Bild: Facebook

Am schlechtesten schlägt sich demzufolge die Samsung Odyssey, die wie alle VR-Brillen der ersten WMR-Generation lediglich zwei Frontkameras verbaut hat. "Mit 142 bis 166 Grad wurde die Grenze von 180 Grad unterschritten, wodurch es zum Beispiel nicht möglich ist, beide Arme ohne Trackingverlust seitlich auszustrecken", schreibt das VDC Fellbach.

Bei der Auswahl einer VR-Brille sei neben der Genauigkeit auch die Trackingreichweite ein wichtiges Kriterium. Für Anwendungen, die keine größeren Interaktionen verlangen, wie zum Beispiel das Betrachten von virtuellen Umgebungen und 3D-Modellen oder das Durchführen von VR-Videokonferenzen, reichten Trackingsysteme mit geringer Reichweite aus. Für Trainingssimulationen und CAD-Anwendungen hingegen sei ein großer Trackingbereich wichtig.

Nachfolgend ist veranschaulicht, in welchen Gradbereichen es auf den drei Ebenen zu Trackingverlusten kam.

Samsung Odyssey schafft weniger als 180 Grad. | Bild: VDC Fellbach

Auf Ebene 2 wird der WMR-Controller vorne nicht mehr erfasst. | Bild:  VDC Fellbach

Die Ergebnisse bei den seitlichen Kreisbewegungen. | Bild: VDC Fellbach

Der vollständige Werkstattbericht ist auf der offiziellen Internetseite des VDC erhältlich. Weitere VDC-Werkstattberichte sind unten verlinkt.

Quelle: VDC Fellbach, Titelbild: Valve

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