Oculus Insight oder doch lieber SteamVR Tracking? Das Virtual Dimension Center (VDC) Fellbach ließ die wichtigsten VR-Trackingsysteme gegeneinander antreten und maß deren Genauigkeit mit wissenschaftlicher Präzision.

Das Ziel der Untersuchung war die Messung der Positionsgenauigkeit der VR-Controller im Raum. Hierfür wurden die Geräte an einem Roboterarm befestigt, der die VR-Controller 50 Mal zwischen zwei Punkten auf der X-Achse bewegte, die genau 500 Millimeter voneinander entfernt sind.

Die Trackingleistung für Position 1 und 2 wurde mit einer speziellen Software sowie einer modifizierten Version der Schnittstelle OpenVR gemessen, sodass Abweichungen zu den physischen Positionen präzise ermittelt werden konnten.

 

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Eine schematische Darstellung des Messaufbaus. | Bild: VDC Fellbach

Outside-In versus Inside-Out

In der Forschungsarbeit werden die Ergebnisse in Tabellen und Diagrammen dargestellt, die unter anderem die maximale Abweichung, den Mittelwert und die Standardabweichung (das Maß für die Streubreite der Werte eines Merkmals rund um dessen Mittelwert) visualisieren.

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In der Ausgangsposition geben sich die Trackingsysteme nicht viel. Nur Vive Cosmos fällt aus der Reihe. | Diagramm: VDC Fellbach

Bei der Standardabweichung für Position 1 ist Valves SteamVR Tracking das präziseste System mit einer Abweichung zwischen 0,084 und 0,205 Millimeter.

Die Inside-Out-Trackingsysteme der Oculus Rift S (Guide), Oculus Quest und von Windows Mixed Reality liegen zumindest in Sachen Standardabweichung nicht weit davon entfernt. Nur Vive Cosmos hat mit Ungenauigkeiten zu kämpfen: Hier liegen die Abweichungen zwischen mehr als zwei und drei Millimeter pro Achse und sind damit deutlich höher als der Durchschnitt.

Das ebenfalls gemessene, superpräzise Trackingsystem von ART ist für professionelle Anwendungsszenarien gedacht und wird nicht an Endverbraucher verkauft. Hier lag jede ermittelte Abweichung unter 0,1 Millimeter und ist daher in den Diagrammen kaum erkennbar.

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Die Outside-In-Trackingsysteme zeigen sich leistungstechnisch indifferent gegenüber der Entfernung zwischen VR-Brille und Controller. Nicht so die Inside-Out-Systeme. | Diagramm: VDC Fellbach

Bei Position 2 schlägt das Inside-Out-Tracking stärker aus, was laut der Forscher an der größeren Distanz der Controller zur VR-Brille liegen könnte.

Den Messungen zufolge arbeitet das Trackingsystem der Oculus Rift S teilweise ungenauer als das der Oculus Quest, was einigermaßen erstaunt, da ein PC mehr Leistung bietet und Rift S eine zusätzliche Trackingkamera verbaut hat. Wahrscheinlich half die fünfte Trackingkamera nicht sonderlich beim Tracking der Controllerbewegung, die sich auf die X-Achse beschränkt. Gemessen wurde lediglich die Positionsgenauigkeit, das Trackingvolumen spielte bei dem Test keine direkte Rolle.

Präzision versus Flexibilität

Die Tester kommen zum Schluss, dass deutliche Unterschiede bei der Genauigkeit der getesteten Trackingsysteme vorliegen: Das ART und Valves SteamVR Tracking würden grundsätzlich mit einer Genauigkeit im Submillimeterbereich arbeiten und seien deshalb für Bereiche geeignet, die hohe Präzision erfordern, wie Design, 3D-Modellierung, Medizintechnik und Simulationen.

Die getesteten Inside-Out-Trackingsysteme verfügten über eine Positionsgenauigkeit von bis zu 5 mm, aber seien flexibler im Einsatz, da keine externen Sensoren im Raum installiert werden müssen. Sie arbeiten ausreichend präzise für kollaborative VR-Anwendungen mit Schwerpunkt Kommunikation, Besprechungen, Schulungen und Produktpräsentationen oder auch Demonstrationen und Vorführungen ohne hohen Interaktionsanteil, heißt es im Forschungspapier.

“Die HTC Vive Cosmos schneidet mit Abweichungen, die teilweise über 5 mm liegen, am schlechtesten ab”, schreiben die Tester. “Dies lässt sich womöglich auf die Unterschiede bei den verwendeten Hardwarekomponenten und unterschiedliche Software zurückführen.”

Der Werkstattbericht des VDC Fellbach Head-Mounted Displays: Messung räumlicher Präzision bei VR-Trackingsystemen ist frei verfügbar.

Quelle und Titelbild: VDC Fellbach

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