В вычислительной технике контроллер движения — это тип устройства ввода , которое использует акселерометры , гироскопы , камеры или другие датчики для отслеживания движения .
Контроллеры движения используются в качестве игровых контроллеров , для виртуальной реальности и других целей моделирования, а также в качестве указывающих устройств для смарт-телевизоров и персональных компьютеров .
Многие технологии, необходимые для контроллеров движения, часто используются вместе в смартфонах для обеспечения различных функций, в том числе для мобильных приложений , позволяющих использовать их в качестве контроллеров движения.
Контроллеры движения использовали множество различных датчиков в разных комбинациях для обнаружения и измерения движений, иногда в качестве отдельных входных данных, а иногда вместе, чтобы обеспечить более точные или более надежные входные данные. В современных устройствах большинство датчиков представляют собой специализированные интегральные схемы . Следующие элементы являются примерами текущих и исторических методов отслеживания движения.
Единицы инерционных измерений (IMU) используются для определения скорости изменения вращения с помощью гироскопов и изменения скорости с помощью акселерометров. Они часто встречаются вместе в одной интегральной схеме и могут использоваться вместе для обеспечения отслеживания с шестью степенями свободы ( 6DOF ).
Датчики изображения используются в сочетании с компьютерным зрением и размещаются в таких местах, как портативные или носимые устройства или в окружающей среде, для определения относительного местоположения других устройств и окружающей среды или для обнаружения движений любых или всех частей тела пользователя. тело. Их можно использовать в сочетании с парными излучателями света, которые отслеживаются непосредственно при взгляде камеры или косвенно через отражения инфракрасного света.
Датчик магнитного поля в устройстве может использоваться для определения направления магнитного поля Земли или направления на ближайшую базовую станцию.
Механические методы измерения с использованием потенциометров , датчиков Холла и инкрементальных энкодеров исторически использовались в качестве основы для отслеживания движения, но с тех пор они в основном были заменены для этой цели MEMS и другими типами технологий интегральных схем. Эти датчики используются для отслеживания механических соединений между элементом управления и статичным объектом, например игровым автоматом.
Весы с датчиками веса использовались для обнаружения изменений баланса и других движений тела посредством изменений в распределении веса и мгновенных колебаний измеренного веса.
Механические датчики, не связанные с их использованием в отслеживании движения, по-прежнему широко используются в джойстиках и других элементах управления, которые находятся в контроллерах движения и других устройствах ввода.
Ультразвуковая триангуляция и ртутные переключатели использовались в дополнительных периферийных устройствах для домашних игровых консолей в 1980-х годах.
Раннее использование контроллеров движения включало аркадную игру Hang-On для Sega AM2 , управление которой осуществлялось с помощью аркадного шкафа для видеоигр, напоминающего мотоцикл, который игрок перемещал своим телом. Это положило начало тенденции «Тайкан» - использованию гидравлических аркадных шкафов с управлением движением во многих аркадных играх конца 1980-х годов, за два десятилетия до того, как управление движением стало популярным на игровых консолях . [1]
Sega Activator был основан на световой арфе, изобретенной Ассафом Гурнером. Он был выпущен в качестве дополнительного аксессуара для Mega Drive (Genesis) в 1993 году и мог считывать физические движения игрока, используя отслеживание движений всего тела. Это был коммерческий провал из-за его «громоздкости и неточности». [2]
Гарнитура Sega VR была ранним неизданным устройством виртуальной реальности со встроенным отслеживанием движения, впервые анонсированным в 1991 году. Ее датчики отслеживали движение игрока и положение головы. [3] Еще одним ранним примером является аркадная игра -стрелялка из легкого пистолета Police 911 2000 года , в которой использовалась технология отслеживания движения для обнаружения движений игрока, которые отражаются персонажем игрока в игре. [4] Atari Mindlink был одним из первых предложенных контроллеров движений для Atari 2600 , который измерял движение бровей пользователя с помощью подогнанного оголовья. [ нужна цитата ]
Контроллеры движения стали более широко распространены с появлением седьмого поколения игровых консолей . В контроллере Wii Remote консоли Nintendo Wii использовался датчик изображения [5] , поэтому его можно было использовать в качестве указательного устройства вместе с акселерометром для отслеживания прямолинейных движений и направления силы тяжести. Аксессуар Nunchuk для использования в секонд-хэнде также оснащен акселерометром. В более позднюю линейку аксессуаров и обновленных контроллеров с маркировкой Motion Plus были добавлены гироскопические датчики для отслеживания всех трех осей вращения независимо от того, находился ли контроллер в прямой видимости на панели датчиков.
PlayStation 3 была выпущена с включенным контроллером Sixaxis , который оснащен трехосным акселерометром для отслеживания движения и одноосным гироскопом, но не включает тактильную обратную связь (вибрацию), наблюдаемую в других современных консолях, сославшись на проблемы с помехами. [6] Обе функции были включены в более позднее обновление контроллера DualShock 3 .
Затем последовало несколько устройств на базе палочек с акселерометром и гироскопическими датчиками, в том числе ASUS Eee Stick , Sony PlayStation Move (добавление компьютерного зрения через PlayStation Eye для помощи в отслеживании положения) и HP Swing. [7] Другие системы использовали другие механизмы ввода, такие как Microsoft Kinect , которая сочетала в себе инфракрасный структурированный свет и компьютерное зрение, и Razer Hydra , которая использовала магнитометр.
Nintendo и Sony будут использовать отслеживание движения с использованием гироскопов и акселерометров в качестве стандартной аппаратной функции в последующих поколениях, начиная со своих портативных консолей 3DS и PS Vita , обе из которых имели необходимые трехосные акселерометры и гироскопы. В восьмом поколении игровых консолей Nintendo и Sony включили эти датчики в качестве стандартной функции своих двуручных игровых контроллеров Wii U GamePad и DualShock 4 . Консоли также имели поддержку некоторых устройств контроллеров движения предыдущего поколения в зависимости от отдельных игр.
Steam Controller от Valve был разработан исключительно для использования на ПК и требовал наличия программного обеспечения Steam. Его датчики с 6 степенями свободы были доступны для использования в играх, опубликованных в Steam , а доступные пользователям опции позволяли использовать гироскоп в качестве элемента управления указателем. Его функции отслеживания движения позже будут адаптированы для Steam Deck .
Гибридная домашняя/портативная консоль Nintendo Switch и входящие в комплект контроллеры Joy-Con оснащены датчиками 6DOF в каждом контроллере в паре, а также в основном корпусе консоли. Дополнительный контроллер Nintendo Switch Pro и контроллеры Poké Ball Plus также оснащены датчиками 6DOF.
В девятом поколении Sony PlayStation 5 продолжает обеспечивать аналогичное отслеживание движения для входящих в комплект контроллеров DualSense , одновременно поддерживая использование контроллеров движения предыдущих поколений при игре в обратно совместимые игры.