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 указательных устройств для смарт-телевизоров и персональных компьютеров .
Многие из технологий, необходимых для контроллеров движения, часто используются совместно в смартфонах для предоставления различных функций, в том числе для использования их в мобильных приложениях в качестве контроллеров движения.
Контроллеры движения используют множество различных датчиков в различных комбинациях для обнаружения и измерения движений, иногда как отдельные входы, а иногда вместе, чтобы обеспечить более точный или более надежный вход. В современных устройствах большинство датчиков представляют собой специализированные интегральные схемы . Следующие пункты являются примерами современных и исторических методов отслеживания движения.
Инерциальные измерительные блоки (IMU) используются для обнаружения скорости изменения вращения с помощью гироскопов и изменения скорости с помощью акселерометров. Они часто находятся вместе на 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 на портативных или носимых устройствах или в окружающей среде, для определения относительного расположения других устройств и окружающей среды или для обнаружения движений любой или всех частей тела пользователя. Они могут использоваться в сочетании с парными излучателями света, которые отслеживаются непосредственно при наблюдении камерой 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.
Методы механического зондирования с использованием потенциометров , датчиков Холла и инкрементальных энкодеров исторически использовались в качестве основы для отслеживания движения, но с тех пор они были в основном заменены для этой цели MEMS и другими типами технологий интегральных схем. Эти датчики используются для отслеживания механических соединений между элементом управления и статическим объектом, таким как аркадный автомат.
Весы с тензодатчиками используются для обнаружения изменений равновесия и других движений тела посредством изменений в распределении веса и мгновенных колебаний измеренного веса.
Независимо от их использования в отслеживании движения, механические датчики по-прежнему широко используются в джойстиках и других элементах управления, которые можно найти на контроллерах движения и других устройствах ввода.
Ультразвуковая триангуляция и ртутные переключатели использовались в качестве дополнительных периферийных устройств для домашних игровых консолей в 1980-х годах.
Ранние примеры использования контроллеров движения включали аркадную игру Sega AM2 Hang-On , которая управлялась с помощью игрового автомата, напоминающего мотоцикл, который игрок перемещал своим телом. Это положило начало тенденции «Taikan», использованию управляемых движением гидравлических аркадных автоматов во многих аркадных играх конца 1980-х годов, за два десятилетия до того, как управление движением стало популярным на игровых консолях . [1]
Гарнитура Sega VR была одним из первых невыпущенных устройств виртуальной реальности со встроенным отслеживанием движения, впервые анонсированным в 1991 году. Ее датчики отслеживали движение и положение головы игрока. [2] Другим ранним примером является аркадная игра- стрелялка со световым пистолетом Police 911 2000 года , в которой использовалась технология отслеживания движения для обнаружения движений игрока, которые отражались персонажем игрока в игре. [3] Atari Mindlink был одним из первых предложенных контроллеров движения для Atari 2600 , который измерял движение бровей пользователя с помощью подогнанной повязки на голову. [ требуется ссылка ]
Sega Activator был основан на Light Harp, изобретенном Ассафом Гурнером. Он был выпущен как дополнительный аксессуар для Mega Drive (Genesis) в 1993 году и мог считывать физические движения игрока, используя отслеживание движения всего тела. Он потерпел коммерческий провал из-за своей «громоздкости и неточности». [4]
Контроллеры движения стали более широко распространены с седьмым поколением игровых консолей . Контроллер Wii Remote консоли Nintendo Wii использовал 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 секундной руке также имел акселерометр. Более поздняя линейка аксессуаров и обновленных контроллеров, помеченных функцией Motion Plus, добавила гироскопические датчики для отслеживания всех трех осей вращения независимо от того, имел ли контроллер линию видимости со стержнем датчиков.
PlayStation 3 была выпущена с контроллером Sixaxis , который имел трехосевой акселерометр для отслеживания движения и одноосевой гироскоп, но не включал тактильную обратную связь (вибрацию), которая присутствует в других современных консолях, ссылаясь на проблемы с помехами. [6] Обе функции были включены в более позднее обновление контроллера DualShock 3 .
Затем последовало несколько устройств на основе палочек с акселерометром и гироскопическими датчиками, включая ASUS Eee Stick , Sony PlayStation Move (добавляющая компьютерное зрение через PlayStation Eye для помощи в отслеживании положения) и HP Swing. [7] Другие системы использовали различные механизмы для ввода, такие как Kinect от Microsoft , который сочетал инфракрасный структурированный свет и компьютерное зрение, и Razer Hydra , которая использовала магнитометр.
Nintendo и Sony приняли отслеживание движения с использованием гироскопов и акселерометров в качестве стандартной аппаратной функции в последующих поколениях, начиная с их портативных консолей 3DS и PS Vita , обе из которых имели требуемые трехосевые 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 поддерживали некоторые устройства в предыдущем поколении контроллеров движения в зависимости от отдельных игр.
Steam Controller от Valve был разработан исключительно для использования с ПК и требовал своего программного обеспечения Steam. Его датчики 6DOF были доступны для использования в играх, опубликованных в Steam , а доступные пользователям опции позволяли использовать его гироскоп в качестве указателя. Его функции отслеживания движения позже были адаптированы для Steam Deck .
Волна гарнитур виртуальной реальности , выпущенных в 2010-х годах, приняла формы контроллеров движения 6DOF; HTC Vive был в комплекте с контроллерами, похожими на палочки, [8] в то время как контроллеры, известные как Oculus Touch, были выпущены изначально как дополнительный аксессуар для Oculus Rift в декабре 2016 года, [9] и стали частью его стандартного оборудования в июле 2017 года. [10] [11] Оба контроллера отслеживаются с помощью инфракрасных излучателей, размещенных в игровом пространстве. [9] [8] [12] Позднее Oculus перешла на систему отслеживания «изнутри-наружу» для Oculus Quest и Rift S , где контроллеры отслеживаются камерами в самой гарнитуре. [12]
Гибридная домашняя/портативная консоль Nintendo Switch и ее 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 по-прежнему обеспечивает аналогичное отслеживание движения для входящих в комплект контроллеров DualSense , поддерживая при этом использование контроллеров движения более старых поколений при запуске обратно совместимых игр.