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\section{Full-Body-Tracking}
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\label{sec:full-body-tracking}
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\setauthor{Quirin Ecker}
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Das Full-Body-Tracking wurde mit einem kostenpflichtigen Plugin namens Final IK implementiert.
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Dieses Plugin ist für die Arbeit gratis zur Verfügung gestellt worden.
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Bevor Full-Body-Tracking benutzt werden kann, muss das Tracking erstmals kalibriert werden.
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In BeamVR funktioniert die Kalibration des Full-Body-Trackings mit dem Trackpad auf dem Controller.
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Diese Taste ist in Abb.~\ref{fig:vive-controller-trackpad} zu sehen.
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Die Taste für das Kalibrieren wird in der Inbetriebnahme, welche in Abschnitt~\ref{ch:commisioning} beschrieben wird, benutzt.
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Standardmäßig wird in FinalIK das Full Body Tracking mit der Taste C kalibriert.
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Damit die Kalibration auch in VR erfolgen kann, ist eine Taste für das kalibrieren auch auf dem Controller reserviert.
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Wie bereits beschrieben ist diese Taste das Trackpad auf dem Controller.
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Um das Kalibrieren auf eine andere Taste zu stellen, werden die Daten für das Full-Body-Tracking an die eine Script-Komponente übergeben.
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Diese Script-Komponente horcht auf Tastenbetätigungen des Trackpad.
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Sobald die Taste gedrückt wird, wird die statische Funktion \emph{Calibrate()} der Klasse \emph{Calibrate()} mit den übergebenen Daten aufgerufen.
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Um zu checken, ob die Taste gedrückt wird, benützen wir das SteamVR Plugin.
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In Listing~\ref{lst:defining-control-objects} werden die Objekte für das Kontrollieren der Tasten zugewiesen.
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Mit diesen Objekten kann mithilfe der Update-Methode auf einen Tastendruck gehorcht werden.
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Das Horchen auf diese Taste ist in Listing~\ref{lst:checking-for-input} ersichtlich.
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In diesem Fall muss auf die Taste beider Controller gehorcht werden, weshalb hier auf zwei Tasten gehorcht wird.
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\begin{lstlisting}[language={[Sharp]C},label={lst:defining-control-objects}, caption={Zuweisung der Kontroll Objekt}]{Zuweisung der Kontroll Objekte}
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private readonly SteamVR_Action_Boolean _inputAction = SteamVR_Actions.default_Teleport;
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private const SteamVR_Input_Sources RightController = SteamVR_Input_Sources.RightHand;
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private const SteamVR_Input_Sources LeftController = SteamVR_Input_Sources.LeftHand;
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\end{lstlisting}
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\begin{lstlisting}[language={[Sharp]C},label={lst:checking-for-input}, caption={Auf Nutzerinput warten}]{Auf Nutzerinput warten}
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private void Update()
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{
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if (_inputAction.GetStateDown(RightController) || _inputAction.GetStateDown(LeftController))
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{
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// Calibrate();
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...
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}
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}
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\end{lstlisting}
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Wie bereits beschrieben werden die Daten der Script-Komponente übergeben.
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Das Object welches diese Daten hält ist von dem Typen \emph{VRIKCalibrationController}.
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Dieses wird schlussendlich wie in Listing~\ref{lst:vrik-calibration} verwendet.
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\begin{lstlisting}[language={[Sharp]C},label={lst:vrik-calibration}, caption={Kalibrierung}]{Kalibrierung}
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_calibrationControllerObject.data = VRIKCalibrator.Calibrate(
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_calibrationControllerObject.ik,
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_calibrationControllerObject.settings,
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_calibrationControllerObject.headTracker,
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_calibrationControllerObject.bodyTracker,
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_calibrationControllerObject.leftHandTracker,
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||||
_calibrationControllerObject.rightHandTracker,
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||||
_calibrationControllerObject.leftFootTracker,
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||||
_calibrationControllerObject.rightFootTracker
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);
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\end{lstlisting}
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\section{Schwerkraft}
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\label{sec:gravity}
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Damit die Applikation eine gewisse Spannung erhält, gibt es auch die Möglichkeit von dem Balken runterzufallen.
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Dies sollte passieren, sobald die Person auch in der physischen Realität von dem Balken fällt.
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Folgend ist die Bedingung für einen Fall beschrieben.
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\subsection{Bedienung}\label{subsec:bedienung}
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Bei der implementierung des Fallens muss es bestimmte Bedienungen geben, bei denen die Spielerin oder der Spieler herunterfallen soll.
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Die erste Bedienung ist, dass die Benutzerin oder der Benutzer sich über dem Abgrund befindet.
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Befindet sich die Person noch auf dem Haus, steht sie zwar nicht auf dem Balken, sollte aber trotzdem nicht herunterfallen.
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Die zweite Bedingung ist, ab wann eine Person, welche sich über dem Abgrund befindet, von dem Balken herunterfliegt.
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Grundsätzlich fliegt die Benutzerin oder der Benutzer von dem Balken, wenn diese oder dieser das Gleichgewicht verliert.
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Der einfachheitshalber wurde keine Bedingung anhand des Gleichgewichtes implementiert.
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Schlussendlich musste die Entscheidung getroffen werden, ob die Benutzerin oder der Benutzer bereits bei einem Fuß der bei zwei Füßen am Boden herunterfliegt.
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In der BeamVR Applikation ist die Entscheidung auf die Bedingung mit einem Fuß auf dem Boden gefallen.
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Somit fällt die Benutzerin oder der Benutzer von dem Balken herunter, sobald ein Fuß der Person auf dem Boden ankommt.
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\subsection{Funktionsweise}\label{subsec:funktionsweise}
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\begin{figure}
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\centering
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\includegraphics[scale=0.2]{pics/gravitation_collider}
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||||
\caption{Schwerkraft Collider}
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||||
\label{fig:gravitation-collider}
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\end{figure}
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Um zu checken, ob ein Fuß sich auf dem Boden befindet wurde ein Collider unter den Balken in der Höhe des Bodens platziert.
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Diesen Collider ist eine unsichtbare Box, die nur für die Überprüfung möglicher Kollision existiert.
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In Abb.~\ref{fig:gravitation-collider} ist diese Anordnung visualisiert.
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Die Höhe des Bodens wird durch das SteamVR Setup ermittelt.
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Hier werden die Kontroller auf den Boden gelegt und in dem Setup auf Kalibrieren gedrückt, um die Höhe des Bodens zu ermitteln.
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Dies funktioniert anhand der getrackten Controller.
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Weitere Informationen über das SteamVR Setup können in Abschnitt~\ref{sec:steam-vr-setup} gefunden werden.
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Kollidiert einer der Füße mit dem Collider, wird die gesamte VR Fläche mit einer Beschleunigung von 9.81 m/s nach unten bewegt.
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Kurz bevor die Fläche auf dem Boden aufkommt, wird in eine ander Szene gewechselt.
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Um die Möglichkeit zu verhindern, dass der Kopf durch das Haus fliegt, da nur die füße sich auf dem Boden befinden und der Kopf immer noch über dem Haus wurde ein weiterer Check eingebaut.
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Dieser Check beinhaltet, dass das Headset sich über dem Collider befinden muss, damit die Spielerin oder der Spieler runterfliegt.
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Befindet sich das Headset noch über dem Haus kann der Spieler oder die Spielerin nicht von dem Haus fliegen.
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\section{Verkehrssystem}
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\label{sec:traffic-system}
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\setauthor{Florian Beckerle}
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In der Stadt von BeamVR ist auf den Straßen einiges los, dass wurde mithilfe eines neuen Verkehrssystems umgesetzt.
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Die Straßen sind mit, f\"ur den Spieler unsichtbaren, Objekten versehen, die den Verkehr regeln.
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\textbf{Car Signals}
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Damit die Fahrzeuge in BeamVR wissen wo und vor allem wie sie auf den Straßen navigieren k\"onnen, wurde das Car Signal System entwickelt.
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Die Car Signals gibt es in zwei verschiedenen Versionen, f\"ur die linke Straßenseite wurden gr\"une und f\"ur die rechte Seite wurden rote Signale erstellt.
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Die Signale funktionieren wie Checkpoints.
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Jedes Auto wird, nachdem es initialisiert wurde, von einem zum n\"achsten fahren.
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Jeder dieser Checkpoints verweist auf den nächsten, wie in einer Liste, daher weiß jedes Fahrzeug, wo die momentane Zielposition ist.~\ref{fig:trafficsystem_next_signal_reference}
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Endpunkte sind spezielle Signale, welche auf keinen nachfolgenden Punkt mehr verweisen.
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Erreicht ein Auto ein solchen Punkt, hat es das Ziel erreicht.
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An Kreuzungen befinden sich mehrere dieser Car Signals, damit die Fahrzeuge auf der richtigen Spur bleiben und die Verkehrsregeln befolgen.
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Die gr\"unen Linien zeigen die m\"oglichen Routen, die das Auto fahren kann.
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Die Pfeile visualisieren, in welche Richtung gefahren werden kann, siehe Abb.~\ref{fig:trafficsystem_crossroads}.
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\begin{figure}
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\centering
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||||
\includegraphics[scale=0.5]{pics/trafficsystem_carsignal_crossroads}
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||||
\caption{Traffic System - Crossroads}
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\label{fig:trafficsystem_crossroads}
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||||
\end{figure}
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||||
\begin{figure}
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||||
\centering
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||||
\includegraphics[scale=0.7]{pics/trafficsystem_carsignal_signal_reference}
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||||
\caption{Traffic System - Next Signal Reference}
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||||
\label{fig:trafficsystem_next_signal_reference}
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||||
\end{figure}
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\textbf{Car Spawn Points}
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Car Spawn Points sind blau dargestellte Punkte, an denen Fahrzeuge nach dem Laden der Szene initialisiert werden, siehe Abb.~\ref{fig:trafficsystem_car_spawn_points}.
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Falls ein Auto einen Car Signal, welcher ein Endpunkt ist, erreicht, wird es nach einem kurzen Delay an einem Respawn Point wieder erscheinen.
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Diese Punkte verweisen, \"ahnlich wie Car Signals, auf einen nachfolgenden Punkt, wo die Fahrzeuge hinfahren.
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%% IN QUELLCODEVERZEICHNIS PACKEN!
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\begin{lstlisting}{CarSpawnPoint.cs}
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public class CarSpawnPoint : MonoBehaviour
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{
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//Location where the car should go after respawning
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public CarSignal nextSignal;
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//Position of the Respawnpoint;
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public Vector3 position;
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public void Start(){
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position = transform.position;
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}
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public Vector3 GetPosition(){
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return position;
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}
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||||
public CarSignal GetNextSignal(){
|
||||
return nextSignal;
|
||||
}
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||||
|
||||
}
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||||
\end{lstlisting}
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\begin{figure}
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\centering
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||||
\includegraphics[scale=0.4]{pics/trafficsystem_respawn_point}
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||||
\caption{Traffic System - Car Spawn Points}
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\label{fig:trafficsystem_car_spawn_points}
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||||
\end{figure}
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\textbf{Car Manager}
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Der Car Manager regelt die maximale Anzahl an Fahrzeugen die gleichzeitig auf den Straßen fahren k\"onnen.
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Am Anfang werden n Fahrzeuge (n ist hierbei die maximale Anzahl an Autos) auf den Straßen initialisiert, indem ein zuf\"alliger Spawn Point ausgewählt wird.
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\begin{lstlisting}{car_manager_respawncars}
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public void SpawnCar(){
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CarSpawnPoint newCarSpawnPoint = GetRandomSpawnPoint();
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||||
GameObject newCar = Instantiate(GetRandomCarModell(), newCarSpawnPoint.GetPosition(), newCarSpawnPoint.transform.rotation);
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newCar.GetComponent<CarBehaviour>().SetCarManager(this);
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CarBehaviour carBehaviour = newCar.GetComponent<CarBehaviour>();
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carBehaviour.curSignal = newCarSpawnPoint.GetNextSignal();
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carBehaviour.curPosition = newCarSpawnPoint.GetPosition();
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currentCars.Add(newCar);
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||||
}
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\end{lstlisting}
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||||
Weiters wird mithilfe der Funktion RespawnCars() ein Auto recycled, sobald es einen Endpunkt erreicht hat, indem der Manager die aktuelle Position und das n\"achste Ziel des Fahrzeuges neu setzt.
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\begin{lstlisting}{car_manager_respawncars}
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public void RespawnCars(GameObject finishedCar){
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||||
CarBehaviour carBehaviour = finishedCar.GetComponent<CarBehaviour>();
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||||
CarSpawnPoint newCarSpawnPoint = GetRandomSpawnPoint();
|
||||
carBehaviour.curSignal = newCarSpawnPoint.GetNextSignal();
|
||||
carBehaviour.curPosition = newCarSpawnPoint.GetPosition();
|
||||
}
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\end{lstlisting}
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\textbf{Car Behaviour}
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Jedes Fahrzeug erh\"alt, nachdem es initialisiert wurde, eine zufällige ID mit folgendem Aufbau "Car[0-9]BeamVR[0-9]", damit diese im sp\"ateren Verlauf des Spieles besser identifiziert werden können.
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In jedem Frame bewegt sich das Auto mithilfe der Vector3.MoveTowards() Funktion in Richtung dem Car Signal, welches als Ziel festgelegt wurde.
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Wenn nun das momentane Ziel erreicht wurde, sucht das Gefährt in dem aktuellen Punkt die Referenz auf das nächste Signal und bewegt sich dorthin.
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Um zu verhindern, dass mehrere Fahrzeuge ineinander fahren, kann das Auto mithilfe eines Raycasts erkennen, was sich in einer bestimmten Distance vor ihm befindet und im Notfall anhalten.
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\begin{lstlisting}{car_behaviour_raycast}
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...
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RaycastHit hit;
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if (!Physics.Raycast(curPosition, transform.TransformDirection(Vector3.forward), out hit, carSeeingDist, layerMask))
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{
|
||||
...
|
||||
}
|
||||
...
|
||||
\end{lstlisting}
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\section{Beam Kalibration}
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\label{sec:beam-calibration}
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\setauthor{Quirin Ecker}
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Das Kernthema dieser Arbeit ist, ein reales Objekt in die virtuelle Welt zu synchronisieren.
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Im Falle unserer Arbeit ist dieses Objekt wie bereits beschrieben ein Balken.
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Die Beam Kalibration ist für die Synchronisation des physischen und virtuellen Balkens zuständig.
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In der Entwicklungsphase gab es mehrere Ansätze diese Synchronisation zu implementieren.
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Hier ist zwischen Grundansätzen und Implementierungsansätze zu unterscheiden.
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Im Zuge dieser Arbeit beschreibt ein Grundansatz die grundlegende Strategie das Problem zu lösen und ein Implementierungsansatz die Strategie einen Grundansatz zu lösen.
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\subsection{Grundansätze}\label{subsec:grundansaetze}
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Folgend werden zwei dieser Grundansätze beschrieben.
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\subsubsection{Tracker Ansatz}
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Der Initial-Ansatz dieser Arbeit war der \emph{Tracker Ansatz}.
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Dieser Ansatz war eine Lösung mit den Vive Trackern.
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In diesem Lösungsansatz würde ein Tracker in die Mitte des Balkens platziert werden.
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Durch diesen Tracker und die Dimensionen des Balkens würde es in der Theorie möglich sein die Position und größe des Balkens zu berechnen.
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Der Vorteil dieses Ansatzes wäre, dass der Balken während des Spielerlebnis verschiebbar ist, da die Position durch den Tracker aktualisiert werden kann.
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Leider besitzt dieser Ansatz durch die Benutzung des Trackers einige Nachteile.
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Einer dieser Nachteile ist, dass die Dimensionen des Balkens beim Initial Setup gemessen werden müssen.
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Weiters muss der Tracker in der mitte des Balkens befestigt werden, da durch Änderungen der Position des Trackers auch Änderungen des virtuellen Balkens auftreten.
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Bei keiner Befestigung kann der Tracker leicht verrutschen.
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Schlussendlich muss auch die Mitte des Balkens ermittelt werde, um den Tracker dort zu platzieren.
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Wenn die Ermittlung ungenau ist, wird es zu einer ungenauen Synchronisation führen.
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\subsubsection{Marker Ansatz}
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Für die BeamVR Applikation reicht es normal aus, dass die Skalierung, Position und Orientierung einmal vor dem Spielerlebnis ermittelt werden.
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Das bedeutet, dass die dynamische Änderung der Position in den meisten Fällen vernachlässigt werden kann.
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Bei dem Marker Ansatz werden keine zusätzlichen Geräte wie Tracker gebraucht.
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Für das Kalibrieren des Balkens wird dabei einer der Controller verwendet
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Im Prinzip wird bei diesem Ansatz der Controller verwendet, um die Ecken des Balkens zu markieren.
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Diese Markierungen werden von der Applikation gespeichert und später in der Game-Szene verwendet, um den Balken richtig zu positionieren, skalieren und orientieren.
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Da die Höhe durch das SteamVR Setup bekannt ist, müssen nur die oberen Ecken des Balkens.
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Für mehr Informationen über das SteamVR Setup wird auf den Abschnitt~\ref{sec:steam-vr-setup}.
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\begin{figure}
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\centering
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\includegraphics[scale=0.3]{pics/beam_mark}
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\caption{Markierung Einer Ecke des Balkens}
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\label{fig:beam-mark}
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||||
\end{figure}
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Eine dieser Markierung wird folgendermaßen durchgeführt.
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Der Ring am Ende des Controller muss an der gewünschten Ecke anstoßen.
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Daraufhin wird der Trigger gedrückt, welcher sich an der unteren seite des Controller befindet.
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In Abb.~\ref{fig:beam-mark} ist dieser Vorgang dargestellt.
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\begin{figure}
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\centering
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||||
\includegraphics[scale=0.25]{pics/beam-marking-sequence}
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||||
\caption{Reihenfolge der Markierungen}
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||||
\label{fig:beam-marking-sequence}
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||||
\end{figure}
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Insgesamt muss jede obere Ecke mit dem zuvor beschriebenen Vorgang markiert werden.
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Für die Markierung jeder Ecke gibt es eine gewisse Reihenfolge.
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Diese Reihenfolge ist von der BeamVR Applikation vordefiniert und von der Position des Abgrunds abhängig.
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In Abb.~\ref{fig:beam-marking-sequence} ist die Reihenfolge ersichtlich.
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Da die dynamische Positionsänderung während der Laufzeit in der BeamVR Applikation vernachlässigt werden kann wurde der Marker-Ansatz für die finale Applikation gewählt.
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\subsection{Basisberechnungen}
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\label{subsec:basisberechnungen}
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||||
\begin{figure}
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||||
\centering
|
||||
\includegraphics[scale=0.25]{pics/beam-point-labeling}
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||||
\caption{Beschriftungen des Balkens}
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||||
\label{fig:beam-point-labeling}
|
||||
\end{figure}
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Durch die Postionen der Ecken kann die Mitte des Balkens berechnet werden, da davon ausgegangen werden kann, dass der Balken ein Quader ist.
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||||
In Abb.~\ref{fig:beam-point-labeling} sind die Ecken der oberen Seite des Balken mit $P_{1}, P_{2}, P_{3}, P_{4}$ beschriftet.
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||||
Diese Punkte beschreiben die Reihenfolge, in der die Punkte der unteren seite $O_{1}, O_{2}, O_{3}, O_{4}$ und der oberen Seite $U_{1}, U_{2}, U_{3}, U_{4}$ angeordnet sind.
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||||
Alle restlichen Variablen können in der Tabelle~\ref{tab:variables} eingesehen werden.
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||||
Die Mitte der oberen Decke kann mit der folgenden Formeln berechnet werden.
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\begin{table}[]
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\centering
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\begin{tabular}{|l|l|}
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\hline
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||||
$O_{1}, O_{2}, O_{3}, O_{4}$ & Ecken der oberen Seite des Balkens \\ \hline
|
||||
$U_{1}, U_{2}, U_{3}, U_{4}$ & Ecken der unteren Seite des Balkens \\ \hline
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||||
$h$ & Höhe des Balkens \\ \hline
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||||
$w$ & Breite des Balkens \\ \hline
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||||
$l$ & Länge des Balkens \\ \hline
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||||
$M_{O}$ & Mittelpunkt der oberen Seite des Balkens \\ \hline
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||||
$M_{U}$ & Mittelpunkt der unteren Seite des Balkens \\ \hline
|
||||
$M$ & Mittelpunkt des Balkens \\ \hline
|
||||
$D_{OU}$ & Diagonale der unteren und oberen Seite des Balkens \\ \hline
|
||||
$V_{MU}$ & Mittelpunkt des VR Raums am Boden \\ \hline
|
||||
\end{tabular}
|
||||
\caption{Basisvariablen}
|
||||
\label{tab:variables}
|
||||
\end{table}
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||||
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||||
\pagebreak
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$\vec{D_{OU}} = O_{4} - O_{1}$
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||||
$M_{OU} = O_{1} + \frac{\vec{D_{OU}}}{2} $
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||||
|
||||
$\vec{h} = (O_{4} - VM_{U}) \cdot \begin{bmatrix} 0 \\ 0 \\ 1 \end{bmatrix}$
|
||||
|
||||
$M = M_{OU} + \frac{\vec{h}}{2}$
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||||
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||||
Für die Skalierung des Balkens werden noch die Dimensionen des Balkens gebraucht.
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Diese Dimensionen werden einfach mit dem Betrag der Vektoren folgendermaßen berechnet.
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$h = |\vec{h}|$
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||||
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||||
$b = |\vec{O_{1}O_{3}}|$
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||||
|
||||
$w = |\vec{O_{2}O_{4}}|$
|
||||
|
||||
\subsection{Implementierungsansatz}
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||||
\label{subsec:implementierungsansatz}
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||||
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||||
Für den Marker Ansatz gibt es wiederum zwei verschiedene Implementierunsansätze.
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||||
Diese beinhalten:
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\begin{itemize}
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||||
\item Beam Transformation Ansatz
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||||
\item Player Transformation Ansatz
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\end{itemize}
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||||
\subsubsection{Beam Transformation Ansatz}
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Der einfachere Ansatz ist der Beam Transformation Ansatz.
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Bei diesem Ansatz wird der virtuelle Balken an den physischen Balken angepasst.
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Durch die Basisberechnungen ist der Mittelpunkt des physischen Balkens bekannt.
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Die standardmäßige Position des Ankers befindet sich in Unity in der Mitte des Elements~\cite{AM_APPS_2020}.
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Somit müssen die Koordinaten des virtuellen Balkens zu den Koordinaten des Mittelpunktes von dem physischen Balken gesetzt werden.
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||||
In Unity kann die Position wie in Listing~\ref{lst:beam-transformation-position} gesetzt werden.
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||||
Dabei ist die Variable \emph{beam} das Transform Object des virtuellen Balkens und M der Mittelpunkt des physischen Balkens.
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\begin{lstlisting}[language={[Sharp]C},label={lst:beam-transformation-position}, caption={Beam Positionstranformation}]{Beam Positionstranformation}
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beam.position = M;
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\end{lstlisting}
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||||
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||||
Für die Skalierung-Anpassung kann die berechnete Höhe, Länge und Breite verwendet werden.
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||||
Die Skalierung wird in Unity wie in der Listing~\ref{lst:beam-transformation-scale} gesetzt.
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||||
Dabei ist die Variable \emph{beam} das Transform Objekt des virtuellen Balkens, \emph{l} die Länge, \emph{h} die Höhe und \emph{w} die Breite.
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||||
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||||
\begin{lstlisting}[language={[Sharp]C},label={lst:beam-transformation-scale}, caption={Beam Skalierungstransformation}]{Beam Skalierungstransformation}
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||||
beam.localScale = new Vector3(l, h, w);
|
||||
\end{lstlisting}
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||||
Der Beam Transformation Ansatz ist der leichtere Implementierungsansatz.
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Nachteil dieser Implementierung ist aber, dass große Differenzen zwischen des physischen und des virtuellen Balkens zu unrealistischen Positionen führen.
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Damit der Balken trotzdem in einer realistischen Position bleibt, gibt es den zweiten Implementierungsansatz.
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\subsubsection{Player Transformation Ansatz}
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Anstatt den Balken eine neue Position zu geben wird bei dem Player Transformation Ansatz die Startposition der Spielerin oder des Spielers versetzt.
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Somit bleibt der Balken in einer Position welche von der Entwicklerin oder dem Entwickler eingestellt worden ist.
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Sobald die Benutzerin oder der Benutzer in eine Karte lädt, wird seine Position so eingestellt, dass er oder sie im richtigen Abstand zum Balken steht.
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Um die korrekte Position der Spielerin oder des Spielers zu berechnen wird der Vektor zwischen dem CameraRig und dem physischen Balken berechnet.
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Wie bereits beschrieben in den Abschnitt~\ref{sec:prefabs} ist das CameraRig das Elternelement aller VR spezifischen Elemente.
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Somit beschreibt das CameraRig die Position der Spielerin oder des Spielers.
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Aus Erfahrung hat sich gezeigt, dass der Boden des CameraRig auch der Boden ist, welcher beim SteamVR Setup gesetzt worden ist.
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Für mehr Informationen zu dem SteamVR Setup wird auf den Abschnitt~\ref{sec:steam-vr-setup} verwiesen.
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Somit ist der Boden des VR Raums $V_{MU}$ auch der Mittelpunkt des Bodens von dem CameraRig.
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Dieser Vektor wird folgendermaßen berechnet.
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Für Variablenreferenz wird auf die Tabelle~\ref{tab:variables_advanced} verwiesen.
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\begin{table}[]
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\centering
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\begin{tabular}{|l|l|}
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\hline
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$V_{MM}$ & Mittelpunkt und Position des CameraRig \\ \hline
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$V_{MMn}$ & Neue Positions des CameraRig \\ \hline
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$B$ & Position des virtuellen Balkens \\ \hline
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\end{tabular}
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\caption{Player Transformation Variablen}
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\label{tab:variables_advanced}
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\end{table}
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$\vec{MV_{MM}} = V_{MM} - M$
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Die neue Position des CameraRig wird berechnet, indem zu der Position des virtuellen Balkens der berechnete Vektor addiert wird.
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Folgend steht die Formel mit welcher die neue Position berechnet wird.
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Für Variablenreferenz wird auf die Tabelle~\ref{tab:variables_advanced} verwiesen.
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$V_{MMn} = B + \vec{MV_{MM}}$
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Schlussendlich ist dies der Ansatz, welcher in BeamVR zum Einsatz gekommen ist.
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216
sections/commisioning.tex
Normal file
216
sections/commisioning.tex
Normal file
@@ -0,0 +1,216 @@
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||||
\setauthor{Quirin Ecker}
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Die BeamVR Applikation benötigt viele Geräte und Gegenstände um die Immersion zu gewährleisten.
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Daher sind sehr viele Schritte involviert, um BeamVR in ihrer vollen Funktionalität zu genießen.
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Folgende Schritte sind involviert:
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\begin{itemize}
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\item Aufbau
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\item Steam VR Installation
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\item VR Headset Verbindung
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\item Tracker Verbindung
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\item Steam VR Setup
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\item Applikation Starten
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\item Beam Kalibration
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||||
\item Full Body Tracking Kalibration
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\end{itemize}
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\section{Aufbau}\label{sec:aufbau}
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Folgend werden alle Gegenstände und Geräte für den Aufbau in Abb.~\ref{fig:assembly} aufgelistet.
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\begin{figure}
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\centering
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||||
\includegraphics[scale=0.5]{pics/assemlbly}
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||||
\caption{Aufbau}
|
||||
\label{fig:assembly}
|
||||
\end{figure}
|
||||
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||||
\begin{enumerate}
|
||||
\item VR Raum
|
||||
\item Lighthouses~\ref{sec:lighthouse_tracking}
|
||||
\item Monitor
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||||
\item Balken
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||||
\item Startposition
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||||
\item Virtueller Abgrund
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||||
\end{enumerate}
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\subsection{Erklärung}\label{subsec:description}
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Die folgende Erklärung bezieht sich dabei auf die Abbildung~\ref{fig:assembly}
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Der Spieler oder die Spielerin startet bei der Startposition und balanciert entlang des Balkens.
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||||
Die Base-Stations müssen diagonal zueinander positioniert werden.
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||||
Für mehr Information über die Base-Stations wird auf den Abschnitt~\ref{sec:lighthouse_tracking} verwiesen.
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||||
Der Balken sollte ca in der Mitte positioniert werden und die langen seiten sollten möglichst parallel zu den langen seiten des VR Raums sein.
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||||
Leichte Abweichungen der optimalen position sind nicht problematisch.
|
||||
Größere Abweichungen können zu unerwarteten Verhalten führen.
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||||
Die echte Position des Monitors muss nicht in der gleichen Position wie in der Abbildung sein.
|
||||
Dabei ist die Kennzeichnung nur für die Kalibrierung wichtig.
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||||
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||||
\section{Steam VR Installation}\label{sec:steam-vr-installation}
|
||||
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||||
\begin{figure}
|
||||
\centering
|
||||
\includegraphics[scale=0.4]{pics/steam-vr-in-store}
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||||
\caption{Steam VR Download}
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||||
\label{fig:steam-vr-in-store}
|
||||
\end{figure}
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||||
Offiziell werden die Valve Index und die HTC Brillen von BeamVR unterstützt.
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||||
Somit funktioniert die Applikation mit SteamVR.
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Steam VR ist eine Software welche auf Steam herunterladbar ist.
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Es ist dabei nicht wichtig, dass die SteamVR Installation vor dem Einstecken der Geräte erfolgt.
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||||
Der Download für die Software ist in dem Steam Store zu finden.
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||||
In Abb.~\ref{fig:steam-vr-in-store} ist ein Screenshot von der Steam VR Downloadseite zu sehen.
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\section{VR Headset Verbindung}\label{sec:vr-headset-verbindung}
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Die Verbindung von dem Headset zu dem Computer ist von Headset zu Headset unterschiedlich.
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Deshalb wird in Zuge diesr Arbeit nur die Verbindung mit einer HTC Vive Pro beschrieben.
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Dabei ist auch die kabellose Variante inkludiert, welche mit dem HTC Vive Wireless Adapter funktioniert.
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||||
Für mehr informationen zu dem Adapter wird auf~\ref{subsec:wireless-virtual-reality} verwiesen.
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||||
\subsection{Tethered}\label{subsec:tethered}
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\begin{figure}
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\centering
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||||
\includegraphics[scale=0.4]{pics/link-box-setup}
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\caption{Aufgesetzte Linkbox}
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||||
\label{fig:link-box-setup}
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||||
\end{figure}
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In der Box der HTC Vive Pro befindet sich eine sogenannte Linkbox.
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Diese Linkbox ist die Zentralstelle, an der das Headset steckt, die Kabel zu dem Computer und das Stromkabel.
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Diese Ports sind auf zwei Seiten aufgeteilt.
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Eine Seite ist nur für das Headset Kabel und die andere Seite ist für den Strom und die PC-Verbindung.
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||||
Das Headset Kabel ist ein spezielles Kabel für die Brille, das Stromkabel ein Power-Adapter und die PC-Verbindung ist ein USB-A Kabel und ein Mini Displayport zu normalen Displayport Kabel~\cite{VivePro_Setup}.
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||||
In Abb.~\ref{fig:link-box-setup} ist eine aufgesetzte Linkbox zu sehen.
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||||
Für mehr Informationen wird auf~\cite{VivePro_Setup} verwiesen.
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\subsection{Wireless Adapter}\label{subsec:wireless-adapter}
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Mit dem Wireless Adapter kann das Headset ohne Kabel verwendet werden.
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||||
Das Aufsetzen von dem Wireless Adapter ist etwas komplizierter.
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Wie bereits in dem Abschnitt~\ref{subsec:wireless-virtual-reality} braucht diese Verbindung zu dem Computer auch eine Linkbox.
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\begin{figure}
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\centering
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||||
\includegraphics[scale=0.5]{pics/vive-wireless-setup-linkbox}
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||||
\caption{Linkbox Setup~\cite{Wireless_Adapter_Setup_Docs}}
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||||
\label{fig:vive-wireless-setup-linkbox}
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||||
\end{figure}
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In diesem Fall reicht ein Kabel, welches diese Linkbox verbindet.
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Dieses Kabel ist dann mit einer PCIe Karte im Computer verbunden, welche vor diesem Prozess in den Computer eingebaut werden muss.
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Die Linkbox an sich muss statisch irgendwo positioniert werden.
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||||
Mögliche Orte dafür wären das der Monitor oder die Wand.
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Grundsätzlich wäre es optimal, dass die Linkbox eine freie Sicht auf die VR-Brille hat~\cite{Wireless_Adapter_Setup_Docs}.
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In Abb.~\ref{fig:vive-wireless-setup-linkbox} ist auf dem Monitor eine mit dem links stehenden PC verbundene Linkbox.
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\begin{figure}
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||||
\centering
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||||
\includegraphics[scale=0.3]{pics/vive-wireless-setup-adapter}
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||||
\caption{Angesteckter Adapter~\cite{Wireless_Adapter_Setup_Page}}
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||||
\label{fig:vive-wireless-setup-adapter}
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||||
\end{figure}
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||||
Schlussendlich wird für das kabellose Erlebnis noch der Adapter gebraucht, welcher auf die VR-Brille angebracht wird.
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||||
Der Adapter besitzt einen Headset kabel Port und einen USB-A Port.
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Inkludiert in der Box des Adapters ist ein kürzeres Headset Kabel zur verbindung des Headsets mit dem Adapter.
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||||
Der USB-Port wird für die Stromzufuhr gebraucht.
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||||
Für den Strom wird eine inkludierte Powerbank mit dem Headset verbunden mittel eines USB-A zu UBS-A Kabel~\cite{Wireless_Adapter_Setup_Page}.
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||||
In Abb.~\ref{fig:vive-wireless-setup-adapter} ist ein fertig angesteckter Adapter zu sehen.
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||||
Um den Wireless Adapter nun zu verwenden wird noch eine extra Software benötigt, die man von der HTC Vive Seite herunterladen kann.
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Mit dieser sollte sich das Headset automatisch mit dem Computer über Steamvr verbinden~\cite{Wireless_Adapter_Setup_Page}.
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\section{Tracker Verbindung}\label{sec:tracker-verbindung}
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Genauso wie die Controller und das Headset funktionieren die Tracker mit der SteamVR Software.
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Anders wie bei den Controllern ist die Verbindung zu dem Computer.
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Die Verbindung wird über eine Dongle und einer Dongle Halterung gelöst.
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||||
Dabei wird die Dongle Halterung an den PC angesteckt und die Dongle in die Dongle Halterung eingesteckt~\cite{vive_tracker_setup_video_2021}.
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Sobald die Tracker fertig eingesteckt sind, muss in SteamVR und bei den Trackern die Pairing Modus aktiviert werden.
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||||
In Steam VR kann dieser Modus unter \emph{SteamVR Menü > Devices > Pair Controller} gefunden werden.
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||||
Der Pairingmodus des Trackers erfolgt mit einem langen drücken des Knopfes in der Mitte des Trackers~\cite{vive_tracker_setup_video_2021}.
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\section{Steam VR Setup}\label{sec:steam-vr-setup}
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In der SteamVR Applikation kann unter \emph{SteamVR Menü > Room Setup} das Room Setup gefunden werden.
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||||
Das Roomsetup ist für die Kalibrierung des Raumes zuständig.
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||||
Dies beinhaltet die höhe des Bodens, die Größe des VR Raumes und die Orientierung des VR Raumes.
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||||
Bei der BeamVR Applikation ist das Setup ein wichtiger Schritt, um ein immersives Erlebnis zu erreichen.
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Zum Zeitpunkt der Erstellung dieser Arbeit konnten keine zuverlässigen Informationen bezüglich des Room Setup gefunden werden.
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Trotzdem zeigt sich aus Erfahrung, dass die Kalibrierung des Monitors die initiale Richtung des VR Headsets angibt.
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||||
Die Richtung des VR Headsets ist aber auch von dem Seitenverhältnis der VR Fläche abhängig.
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||||
Zeigt der Controller bei der Kalibrierung de länge des Raums entlang ist die Orientierung des Headsets trotzdem in Richtung der Breite.
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Bedeutet, dass sich die Orientierung in diesem Fall gegen den Uhrzeigersinn um 90 Grad dreht.
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\begin{figure}
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\centering
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||||
\includegraphics[scale=0.2]{pics/monitor_calibration}
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\caption{Kalibrierung des Monitors und der Maße des VR Raums}
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||||
\label{fig:steam-vr-calibration}
|
||||
\end{figure}
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||||
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||||
\begin{figure}
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\centering
|
||||
\includegraphics[scale=0.4]{pics/steam-vr-summary}
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||||
\caption{Steam VR Setup Zusammenfassung}
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||||
\label{fig:steam-vr-summary}
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||||
\end{figure}
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Für BeamVR ist es wichtig, dass die längere Seite in die gleiche Richtung wie der Balken schaut und die kürzere seite in die andere.
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Dies ist in Abb.~\ref{fig:steam-vr-calibration} abgebildet.
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||||
In der Zusammenfassung des VR Raums sollte die Orientierung wie in Abb.~\ref{fig:steam-vr-summary} ausschauen.
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||||
Bei der Kalibrierung des Bodens ist es nur wichtig, dass es möglich genau ist, damit die Gravitation wie erwarted funktioniert.
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||||
Für mehr Information über die Gravitaion wird auf~\ref{sec:gravity} verwiesen.
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||||
\section{Applikation Starten}\label{sec:run-application}
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||||
Nachdem alles aufgebaut und aufgesetzt ist kann die Applikation in Steam gestartet werden.
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Die Applikation kann in dem Unity Editor gestartet werden oder als gebaute Datei.
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||||
Wichtig dabei ist, dass das Spiel bei Steam importiert wird, damit das Controller Mapping funktioniert.
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\section{Beam Kalibration}\label{sec:beam-kalibration}
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||||
Bevor eine der drei Karten ausgewählt werden kann, muss noch die Beam Kalibration stattfinden.
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||||
Diese ist für die Ortung des Balkens in der digitalen Welt.
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||||
Für mehr Informationen zu der Kalibrierung wird auf den Abschnitt~\ref{sec:beam-calibration} verwiesen.
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||||
Dort wird das Setup noch genauer beschrieben.
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||||
\subsection{Full Body Tracking Kalibration}\label{subsec:full-body-tracking-calibration}
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\begin{figure}
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\centering
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||||
\includegraphics[scale=0.3]{pics/a-pose-human}
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||||
\caption{A-Pose Modell~\cite{vkstudio_2020}}
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||||
\label{fig:a-pose-human}
|
||||
\end{figure}
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||||
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||||
\begin{figure}
|
||||
\centering
|
||||
\includegraphics[scale=0.1]{pics/vive_controller_trackpad}
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||||
\caption{Trackpad des HTC Vive Pro Controller}
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||||
\label{fig:vive-controller-trackpad}
|
||||
\end{figure}
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||||
Nach der Beam Kalibration ist es möglich eine Karte auszuwählen.
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||||
In diesen Karten steht vorne am Balken ein Spieler Modell.
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Das Full Body Tracking wird durch Drücken des Trackpads auf dem Controllers aktiviert.
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||||
In Abb.~\ref{fig:vive-controller-trackpad} ist das Trackpad eines HTC Vive Controller zu sehen.
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||||
Für ein gutes Tracking sollte eine möglichst natürliche Pose, wie beispielsweise eine A-Pose, eingehalten werden.
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||||
Diese A-Pose ist in Abb.~\ref{fig:a-pose-human} abgebildet.
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||||
@@ -1,473 +1,3 @@
|
||||
|
||||
\section{Aufbau}
|
||||
\label{sec:assembly}
|
||||
\setauthor{Quirin Ecker}
|
||||
|
||||
Folgend werden alle Gegenstände und Geräte für den Aufbau in Abb.~\ref{fig:assembly} aufgelistet.
|
||||
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||||
\begin{figure}
|
||||
\centering
|
||||
\includegraphics[scale=0.5]{pics/assemlbly}
|
||||
\caption{Aufbau}
|
||||
\label{fig:assembly}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\begin{enumerate}
|
||||
\item VR Raum
|
||||
\item Lighthouses~\ref{sec:lighthouse_tracking}
|
||||
\item Monitor
|
||||
\item Balken
|
||||
\item Startposition
|
||||
\item Virtueller Abgrund
|
||||
\end{enumerate}
|
||||
|
||||
\subsection{Erklärung}\label{subsec:description}
|
||||
|
||||
Die folgende Erklärung bezieht sich dabei auf die Abbildung~\ref{fig:assembly}
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||||
Der Spieler oder die Spielerin startet bei der Startposition und balanciert entlang des Balkens.
|
||||
Die Base-Stations müssen diagonal zueinander positioniert werden.
|
||||
Für mehr Information über die Base-Stations wird auf den Abschnitt~\ref{sec:lighthouse_tracking} verwiesen.
|
||||
Der Balken sollte ca in der Mitte positioniert werden und die langen seiten sollten möglichst parallel zu den langen seiten des VR Raums sein.
|
||||
|
||||
Leichte Abweichungen der optimalen position sind nicht problematisch.
|
||||
Größere Abweichungen können zu unerwarteten Verhalten führen.
|
||||
Die echte Position des Monitors muss nicht in der gleichen Position wie in der Abbildung sein.
|
||||
Dabei ist die Kennzeichnung nur für die Kalibrierung wichtig.
|
||||
Für mehr Informationen wird auf den Abschnitt~\ref{sec:commissioning} verwiesen.
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||||
|
||||
\section{Code}
|
||||
\label{sec:code}
|
||||
|
||||
\subsection{Full-Body-Tracking}
|
||||
\label{sec:full-body-tracking}
|
||||
\setauthor{Quirin Ecker}
|
||||
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||||
Das Full-Body-Tracking wurde mit einem kostenpflichtigen Plugin namens Final IK implementiert.
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||||
Dieses Plugin ist für die Arbeit gratis zur Verfügung gestellt worden.
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Bevor Full-Body-Tracking benutzt werden kann, muss das Tracking erstmals kalibriert werden.
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||||
In BeamVR funktioniert die Kalibration des Full-Body-Trackings mit dem Trackpad auf dem Controller.
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||||
Diese Taste ist in Abb.~\ref{fig:vive-controller-trackpad} zu sehen.
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||||
Die Taste für das Kalibrieren wird in der Inbetriebnahme, welche in Abschnitt~\ref{sec:commissioning} beschrieben wird, benutzt.
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||||
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||||
Standardmäßig wird in FinalIK das Full Body Tracking mit der Taste C kalibriert.
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||||
Damit die Kalibration auch in VR erfolgen kann, ist eine Taste für das kalibrieren auch auf dem Controller reserviert.
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Wie bereits beschrieben ist diese Taste das Trackpad auf dem Controller.
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||||
Um das Kalibrieren auf eine andere Taste zu stellen, werden die Daten für das Full-Body-Tracking an die eine Script-Komponente übergeben.
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||||
Diese Script-Komponente horcht auf Tastenbetätigungen des Trackpad.
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||||
Sobald die Taste gedrückt wird, wird die statische Funktion \emph{Calibrate()} der Klasse \emph{Calibrate()} mit den übergebenen Daten aufgerufen.
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||||
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||||
Um zu checken, ob die Taste gedrückt wird, benützen wir das SteamVR Plugin.
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||||
In Listing~\ref{lst:defining-control-objects} werden die Objekte für das Kontrollieren der Tasten zugewiesen.
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||||
Mit diesen Objekten kann mithilfe der Update-Methode auf einen Tastendruck gehorcht werden.
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||||
Das Horchen auf diese Taste ist in Listing~\ref{lst:checking-for-input} ersichtlich.
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||||
In diesem Fall muss auf die Taste beider Controller gehorcht werden, weshalb hier auf zwei Tasten gehorcht wird.
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||||
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||||
\begin{lstlisting}[language={[Sharp]C},label={lst:defining-control-objects}, caption={Zuweisung der Kontroll Objekt}]{Zuweisung der Kontroll Objekte}
|
||||
private readonly SteamVR_Action_Boolean _inputAction = SteamVR_Actions.default_Teleport;
|
||||
private const SteamVR_Input_Sources RightController = SteamVR_Input_Sources.RightHand;
|
||||
private const SteamVR_Input_Sources LeftController = SteamVR_Input_Sources.LeftHand;
|
||||
\end{lstlisting}
|
||||
|
||||
\begin{lstlisting}[language={[Sharp]C},label={lst:checking-for-input}, caption={Auf Nutzerinput warten}]{Auf Nutzerinput warten}
|
||||
private void Update()
|
||||
{
|
||||
if (_inputAction.GetStateDown(RightController) || _inputAction.GetStateDown(LeftController))
|
||||
{
|
||||
// Calibrate();
|
||||
...
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
\end{lstlisting}
|
||||
|
||||
Wie bereits beschrieben werden die Daten der Script-Komponente übergeben.
|
||||
Das Object welches diese Daten hält ist von dem Typen \emph{VRIKCalibrationController}.
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||||
Dieses wird schlussendlich wie in Listing~\ref{lst:vrik-calibration} verwendet.
|
||||
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||||
\begin{lstlisting}[language={[Sharp]C},label={lst:vrik-calibration}, caption={Kalibrierung}]{Kalibrierung}
|
||||
_calibrationControllerObject.data = VRIKCalibrator.Calibrate(
|
||||
_calibrationControllerObject.ik,
|
||||
_calibrationControllerObject.settings,
|
||||
_calibrationControllerObject.headTracker,
|
||||
_calibrationControllerObject.bodyTracker,
|
||||
_calibrationControllerObject.leftHandTracker,
|
||||
_calibrationControllerObject.rightHandTracker,
|
||||
_calibrationControllerObject.leftFootTracker,
|
||||
_calibrationControllerObject.rightFootTracker
|
||||
);
|
||||
\end{lstlisting}
|
||||
|
||||
\subsection{Schwerkraft}
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||||
\label{subsec:gravity}
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||||
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||||
Damit die Applikation eine gewisse Spannung erhält, gibt es auch die Möglichkeit von dem Balken runterzufallen.
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||||
Dies sollte passieren, sobald die Person auch in der physischen Realität von dem Balken fällt.
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||||
Folgend ist die Bedingung für einen Fall beschrieben.
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||||
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||||
\subsubsection{Bedienung}
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||||
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||||
Bei der implementierung des Fallens muss es bestimmte Bedienungen geben, bei denen die Spielerin oder der Spieler herunterfallen soll.
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||||
Die erste Bedienung ist, dass die Benutzerin oder der Benutzer sich über dem Abgrund befindet.
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||||
Befindet sich die Person noch auf dem Haus, steht sie zwar nicht auf dem Balken, sollte aber trotzdem nicht herunterfallen.
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||||
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||||
Die zweite Bedingung ist, ab wann eine Person, welche sich über dem Abgrund befindet, von dem Balken herunterfliegt.
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||||
Grundsätzlich fliegt die Benutzerin oder der Benutzer von dem Balken, wenn diese oder dieser das Gleichgewicht verliert.
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||||
Der einfachheitshalber wurde keine Bedingung anhand des Gleichgewichtes implementiert.
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||||
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||||
Schlussendlich musste die Entscheidung getroffen werden, ob die Benutzerin oder der Benutzer bereits bei einem Fuß der bei zwei Füßen am Boden herunterfliegt.
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||||
In der BeamVR Applikation ist die Entscheidung auf die Bedingung mit einem Fuß auf dem Boden gefallen.
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||||
Somit fällt die Benutzerin oder der Benutzer von dem Balken herunter, sobald ein Fuß der Person auf dem Boden ankommt.
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||||
|
||||
\subsubsection{Funktionsweise}
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||||
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||||
\begin{figure}
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||||
\centering
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||||
\includegraphics[scale=0.2]{pics/gravitation_collider}
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||||
\caption{Schwerkraft Collider}
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||||
\label{fig:gravitation-collider}
|
||||
\end{figure}
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||||
Um zu checken, ob ein Fuß sich auf dem Boden befindet wurde ein Collider unter den Balken in der Höhe des Bodens platziert.
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||||
Diesen Collider ist eine unsichtbare Box, die nur für die Überprüfung möglicher Kollision existiert.
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||||
In Abb.~\ref{fig:gravitation-collider} ist diese Anordnung visualisiert.
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||||
Die Höhe des Bodens wird durch das SteamVR Setup ermittelt.
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||||
Hier werden die Kontroller auf den Boden gelegt und in dem Setup auf Kalibrieren gedrückt, um die Höhe des Bodens zu ermitteln.
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||||
Dies funktioniert anhand der getrackten Controller.
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||||
Weitere Informationen über das SteamVR Setup können in Abschnitt~\ref{subsec:steam-vr-setup} gefunden werden.
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||||
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||||
Kollidiert einer der Füße mit dem Collider, wird die gesamte VR Fläche mit einer Beschleunigung von 9.81 m/s nach unten bewegt.
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||||
Kurz bevor die Fläche auf dem Boden aufkommt, wird in eine ander Szene gewechselt.
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||||
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||||
Um die Möglichkeit zu verhindern, dass der Kopf durch das Haus fliegt, da nur die füße sich auf dem Boden befinden und der Kopf immer noch über dem Haus wurde ein weiterer Check eingebaut.
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||||
Dieser Check beinhaltet, dass das Headset sich über dem Collider befinden muss, damit die Spielerin oder der Spieler runterfliegt.
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||||
Befindet sich das Headset noch über dem Haus kann der Spieler oder die Spielerin nicht von dem Haus fliegen.
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||||
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||||
\subsection{Verkehrssystem}
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\label{subsec:traffic-system}
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||||
\setauthor{Florian Beckerle}
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||||
In der Stadt von BeamVR ist auf den Straßen einiges los, dass wurde mithilfe eines neuen Verkehrssystems umgesetzt.
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||||
Die Straßen sind mit, f\"ur den Spieler unsichtbaren, Objekten versehen, die den Verkehr regeln.
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||||
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||||
\textbf{Car Signals}
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||||
Damit die Fahrzeuge in BeamVR wissen wo und vor allem wie sie auf den Straßen navigieren k\"onnen, wurde das Car Signal System entwickelt.
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||||
Die Car Signals gibt es in zwei verschiedenen Versionen, f\"ur die linke Straßenseite wurden gr\"une und f\"ur die rechte Seite wurden rote Signale erstellt.
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||||
Die Signale funktionieren wie Checkpoints.
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||||
Jedes Auto wird, nachdem es initialisiert wurde, von einem zum n\"achsten fahren.
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||||
Jeder dieser Checkpoints verweist auf den nächsten, wie in einer Liste, daher weiß jedes Fahrzeug, wo die momentane Zielposition ist.~\ref{fig:trafficsystem_next_signal_reference}
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||||
Endpunkte sind spezielle Signale, welche auf keinen nachfolgenden Punkt mehr verweisen.
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Erreicht ein Auto ein solchen Punkt, hat es das Ziel erreicht.
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An Kreuzungen befinden sich mehrere dieser Car Signals, damit die Fahrzeuge auf der richtigen Spur bleiben und die Verkehrsregeln befolgen.
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Die gr\"unen Linien zeigen die m\"oglichen Routen, die das Auto fahren kann.
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Die Pfeile visualisieren, in welche Richtung gefahren werden kann, siehe Abb. ~\ref{fig:trafficsystem_crossroads}.
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\begin{figure}
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\centering
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\includegraphics[scale=0.5]{pics/trafficsystem_carsignal_crossroads}
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\caption{Traffic System - Crossroads}
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\label{fig:trafficsystem_crossroads}
|
||||
\end{figure}
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||||
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||||
\begin{figure}
|
||||
\centering
|
||||
\includegraphics[scale=0.7]{pics/trafficsystem_carsignal_signal_reference}
|
||||
\caption{Traffic System - Next Signal Reference}
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\label{fig:trafficsystem_next_signal_reference}
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||||
\end{figure}
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\textbf{Car Spawn Points}
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Car Spawn Points sind blau dargestellte Punkte, an denen Fahrzeuge nach dem Laden der Szene initialisiert werden, siehe Abb. ~\ref{fig:trafficsystem_car_spawn_points}.
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Falls ein Auto einen Car Signal, welcher ein Endpunkt ist, erreicht, wird es nach einem kurzen Delay an einem Respawn Point wieder erscheinen.
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Diese Punkte verweisen, \"ahnlich wie Car Signals, auf einen nachfolgenden Punkt, wo die Fahrzeuge hinfahren.
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%% IN QUELLCODEVERZEICHNIS PACKEN!
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\begin{lstlisting}{CarSpawnPoint.cs}
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public class CarSpawnPoint : MonoBehaviour
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{
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||||
//Location where the car should go after respawning
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||||
public CarSignal nextSignal;
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||||
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//Position of the Respawnpoint;
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public Vector3 position;
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||||
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public void Start(){
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position = transform.position;
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}
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||||
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||||
public Vector3 GetPosition(){
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||||
return position;
|
||||
}
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||||
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||||
public CarSignal GetNextSignal(){
|
||||
return nextSignal;
|
||||
}
|
||||
|
||||
}
|
||||
\end{lstlisting}
|
||||
|
||||
\begin{figure}
|
||||
\centering
|
||||
\includegraphics[scale=0.4]{pics/trafficsystem_respawn_point}
|
||||
\caption{Traffic System - Car Spawn Points}
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||||
\label{fig:trafficsystem_car_spawn_points}
|
||||
\end{figure}
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\textbf{Car Manager}
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||||
Der Car Manager regelt die maximale Anzahl an Fahrzeugen die gleichzeitig auf den Straßen fahren k\"onnen.
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Am Anfang werden n Fahrzeuge (n ist hierbei die maximale Anzahl an Autos) auf den Straßen initialisiert, indem ein zuf\"alliger Spawn Point ausgewählt wird.
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\begin{lstlisting}{car_manager_respawncars}
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||||
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||||
public void SpawnCar(){
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||||
CarSpawnPoint newCarSpawnPoint = GetRandomSpawnPoint();
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||||
GameObject newCar = Instantiate(GetRandomCarModell(), newCarSpawnPoint.GetPosition(), newCarSpawnPoint.transform.rotation);
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||||
newCar.GetComponent<CarBehaviour>().SetCarManager(this);
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||||
CarBehaviour carBehaviour = newCar.GetComponent<CarBehaviour>();
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||||
carBehaviour.curSignal = newCarSpawnPoint.GetNextSignal();
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||||
carBehaviour.curPosition = newCarSpawnPoint.GetPosition();
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||||
currentCars.Add(newCar);
|
||||
}
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||||
\end{lstlisting}
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||||
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||||
Weiters wird mithilfe der Funktion RespawnCars() ein Auto recycled, sobald es einen Endpunkt erreicht hat, indem der Manager die aktuelle Position und das n\"achste Ziel des Fahrzeuges neu setzt.
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\begin{lstlisting}{car_manager_respawncars}
|
||||
public void RespawnCars(GameObject finishedCar){
|
||||
CarBehaviour carBehaviour = finishedCar.GetComponent<CarBehaviour>();
|
||||
CarSpawnPoint newCarSpawnPoint = GetRandomSpawnPoint();
|
||||
carBehaviour.curSignal = newCarSpawnPoint.GetNextSignal();
|
||||
carBehaviour.curPosition = newCarSpawnPoint.GetPosition();
|
||||
}
|
||||
\end{lstlisting}
|
||||
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||||
\textbf{Car Behaviour}
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||||
Jedes Fahrzeug erh\"alt, nachdem es initialisiert wurde, eine zufällige ID mit folgendem Aufbau "Car[0-9]BeamVR[0-9]", damit diese im sp\"ateren Verlauf des Spieles besser identifiziert werden können.
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||||
In jedem Frame bewegt sich das Auto mithilfe der Vector3.MoveTowards() Funktion in Richtung dem Car Signal, welches als Ziel festgelegt wurde.
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||||
Wenn nun das momentane Ziel erreicht wurde, sucht das Gefährt in dem aktuellen Punkt die Referenz auf das nächste Signal und bewegt sich dorthin.
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Um zu verhindern, dass mehrere Fahrzeuge ineinander fahren, kann das Auto mithilfe eines Raycasts erkennen, was sich in einer bestimmten Distance vor ihm befindet und im Notfall anhalten.
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\begin{lstlisting}{car_behaviour_raycast}
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||||
...
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||||
RaycastHit hit;
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||||
if (!Physics.Raycast(curPosition, transform.TransformDirection(Vector3.forward), out hit, carSeeingDist, layerMask))
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||||
{
|
||||
...
|
||||
}
|
||||
...
|
||||
\end{lstlisting}
|
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||||
\section{Beam Kalibration}
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\label{sec:beam-calibration}
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\setauthor{Quirin Ecker}
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Das Kernthema dieser Arbeit ist, ein reales Objekt in die virtuelle Welt zu synchronisieren.
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Im Falle unserer Arbeit ist dieses Objekt wie bereits beschrieben ein Balken.
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Die Beam Kalibration ist für die Synchronisation des physischen und virtuellen Balkens zuständig.
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In der Entwicklungsphase gab es mehrere Ansätze diese Synchronisation zu implementieren.
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Hier ist zwischen Grundansätzen und Implementierungsansätze zu unterscheiden.
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Im Zuge dieser Arbeit beschreibt ein Grundansatz die grundlegende Strategie das Problem zu lösen und ein Implementierungsansatz die Strategie einen Grundansatz zu lösen.
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\subsection{Grundansätze}\label{subsec:grundansaetze}
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Folgend werden zwei dieser Grundansätze beschrieben.
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\subsubsection{Tracker Ansatz}
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Der Initial-Ansatz dieser Arbeit war der \emph{Tracker Ansatz}.
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Dieser Ansatz war eine Lösung mit den Vive Trackern.
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In diesem Lösungsansatz würde ein Tracker in die Mitte des Balkens platziert werden.
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Durch diesen Tracker und die Dimensionen des Balkens würde es in der Theorie möglich sein die Position und größe des Balkens zu berechnen.
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||||
Der Vorteil dieses Ansatzes wäre, dass der Balken während des Spielerlebnis verschiebbar ist, da die Position durch den Tracker aktualisiert werden kann.
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Leider besitzt dieser Ansatz durch die Benutzung des Trackers einige Nachteile.
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Einer dieser Nachteile ist, dass die Dimensionen des Balkens beim Initial Setup gemessen werden müssen.
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Weiters muss der Tracker in der mitte des Balkens befestigt werden, da durch Änderungen der Position des Trackers auch Änderungen des virtuellen Balkens auftreten.
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Bei keiner Befestigung kann der Tracker leicht verrutschen.
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Schlussendlich muss auch die Mitte des Balkens ermittelt werde, um den Tracker dort zu platzieren.
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Wenn die Ermittlung ungenau ist, wird es zu einer ungenauen Synchronisation führen.
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\subsubsection{Marker Ansatz}
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Für die BeamVR Applikation reicht es normal aus, dass die Skalierung, Position und Orientierung einmal vor dem Spielerlebnis ermittelt werden.
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Das bedeutet, dass die dynamische Änderung der Position in den meisten Fällen vernachlässigt werden kann.
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||||
Bei dem Marker Ansatz werden keine zusätzlichen Geräte wie Tracker gebraucht.
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Für das Kalibrieren des Balkens wird dabei einer der Controller verwendet
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Im Prinzip wird bei diesem Ansatz der Controller verwendet, um die Ecken des Balkens zu markieren.
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Diese Markierungen werden von der Applikation gespeichert und später in der Game-Szene verwendet, um den Balken richtig zu positionieren, skalieren und orientieren.
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||||
Da die Höhe durch das SteamVR Setup bekannt ist, müssen nur die oberen Ecken des Balkens.
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||||
Für mehr Informationen über das SteamVR Setup wird auf den Abschnitt~\ref{subsec:steam-vr-setup}.
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\begin{figure}
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\centering
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||||
\includegraphics[scale=0.3]{pics/beam_mark}
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\caption{Markierung Einer Ecke des Balkens}
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\label{fig:beam-mark}
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||||
\end{figure}
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Eine dieser Markierung wird folgendermaßen durchgeführt.
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Der Ring am Ende des Controller muss an der gewünschten Ecke anstoßen.
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||||
Daraufhin wird der Trigger gedrückt, welcher sich an der unteren seite des Controller befindet.
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In Abb.~\ref{fig:beam-mark} ist dieser Vorgang dargestellt.
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\begin{figure}
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\centering
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||||
\includegraphics[scale=0.25]{pics/beam-marking-sequence}
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||||
\caption{Reihenfolge der Markierungen}
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||||
\label{fig:beam-marking-sequence}
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||||
\end{figure}
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||||
Insgesamt muss jede obere Ecke mit dem zuvor beschriebenen Vorgang markiert werden.
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||||
Für die Markierung jeder Ecke gibt es eine gewisse Reihenfolge.
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Diese Reihenfolge ist von der BeamVR Applikation vordefiniert und von der Position des Abgrunds abhängig.
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||||
In Abb.~\ref{fig:beam-marking-sequence} ist die Reihenfolge ersichtlich.
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||||
Da die dynamische Positionsänderung während der Laufzeit in der BeamVR Applikation vernachlässigt werden kann wurde der Marker-Ansatz für die finale Applikation gewählt.
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||||
\subsection{Basisberechnungen}
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||||
\label{subsec:basisberechnungen}
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||||
\begin{figure}
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||||
\centering
|
||||
\includegraphics[scale=0.25]{pics/beam-point-labeling}
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||||
\caption{Beschriftungen des Balkens}
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||||
\label{fig:beam-point-labeling}
|
||||
\end{figure}
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||||
Durch die Postionen der Ecken kann die Mitte des Balkens berechnet werden, da davon ausgegangen werden kann, dass der Balken ein Quader ist.
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||||
In Abb.~\ref{fig:beam-point-labeling} sind die Ecken der oberen Seite des Balken mit $P_{1}, P_{2}, P_{3}, P_{4}$ beschriftet.
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||||
Diese Punkte beschreiben die Reihenfolge, in der die Punkte der unteren seite $O_{1}, O_{2}, O_{3}, O_{4}$ und der oberen Seite $U_{1}, U_{2}, U_{3}, U_{4}$ angeordnet sind.
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||||
Alle restlichen Variablen können in der Tabelle~\ref{tab:variables} eingesehen werden.
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||||
Die Mitte der oberen Decke kann mit der folgenden Formeln berechnet werden.
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\begin{table}[]
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\centering
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\begin{tabular}{|l|l|}
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||||
\hline
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$O_{1}, O_{2}, O_{3}, O_{4}$ & Ecken der oberen Seite des Balkens \\ \hline
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||||
$U_{1}, U_{2}, U_{3}, U_{4}$ & Ecken der unteren Seite des Balkens \\ \hline
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||||
$h$ & Höhe des Balkens \\ \hline
|
||||
$w$ & Breite des Balkens \\ \hline
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||||
$l$ & Länge des Balkens \\ \hline
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||||
$M_{O}$ & Mittelpunkt der oberen Seite des Balkens \\ \hline
|
||||
$M_{U}$ & Mittelpunkt der unteren Seite des Balkens \\ \hline
|
||||
$M$ & Mittelpunkt des Balkens \\ \hline
|
||||
$D_{OU}$ & Diagonale der unteren und oberen Seite des Balkens \\ \hline
|
||||
$V_{MU}$ & Mittelpunkt des VR Raums am Boden \\ \hline
|
||||
\end{tabular}
|
||||
\caption{Basisvariablen}
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||||
\label{tab:variables}
|
||||
\end{table}
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\pagebreak
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$\vec{D_{OU}} = O_{4} - O_{1}$
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||||
$M_{OU} = O_{1} + \frac{\vec{D_{OU}}}{2} $
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||||
$\vec{h} = (O_{4} - VM_{U}) \cdot \begin{bmatrix} 0 \\ 0 \\ 1 \end{bmatrix}$
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||||
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||||
$M = M_{OU} + \frac{\vec{h}}{2}$
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||||
Für die Skalierung des Balkens werden noch die Dimensionen des Balkens gebraucht.
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Diese Dimensionen werden einfach mit dem Betrag der Vektoren folgendermaßen berechnet.
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$h = |\vec{h}|$
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$b = |\vec{O_{1}O_{3}}|$
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||||
$w = |\vec{O_{2}O_{4}}|$
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||||
\subsection{Implementierungsansatz}
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\label{subsec:implementierungsansatz}
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||||
Für den Marker Ansatz gibt es wiederum zwei verschiedene Implementierunsansätze.
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Diese beinhalten:
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\begin{itemize}
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\item Beam Transformation Ansatz
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||||
\item Player Transformation Ansatz
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\end{itemize}
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||||
\subsubsection{Beam Transformation Ansatz}
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Der einfachere Ansatz ist der Beam Transformation Ansatz.
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Bei diesem Ansatz wird der virtuelle Balken an den physischen Balken angepasst.
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Durch die Basisberechnungen ist der Mittelpunkt des physischen Balkens bekannt.
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Die standardmäßige Position des Ankers befindet sich in Unity in der Mitte des Elements~\cite{AM_APPS_2020}.
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Somit müssen die Koordinaten des virtuellen Balkens zu den Koordinaten des Mittelpunktes von dem physischen Balken gesetzt werden.
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In Unity kann die Position wie in Listing~\ref{lst:beam-transformation-position} gesetzt werden.
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Dabei ist die Variable \emph{beam} das Transform Object des virtuellen Balkens und M der Mittelpunkt des physischen Balkens.
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\begin{lstlisting}[language={[Sharp]C},label={lst:beam-transformation-position}, caption={Beam Positionstranformation}]{Beam Positionstranformation}
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beam.position = M;
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\end{lstlisting}
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Für die Skalierung-Anpassung kann die berechnete Höhe, Länge und Breite verwendet werden.
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||||
Die Skalierung wird in Unity wie in der Listing~\ref{lst:beam-transformation-scale} gesetzt.
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||||
Dabei ist die Variable \emph{beam} das Transform Objekt des virtuellen Balkens, \emph{l} die Länge, \emph{h} die Höhe und \emph{w} die Breite.
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||||
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||||
\begin{lstlisting}[language={[Sharp]C},label={lst:beam-transformation-scale}, caption={Beam Skalierungstransformation}]{Beam Skalierungstransformation}
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||||
beam.localScale = new Vector3(l, h, w);
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||||
\end{lstlisting}
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||||
Der Beam Transformation Ansatz ist der leichtere Implementierungsansatz.
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||||
Nachteil dieser Implementierung ist aber, dass große Differenzen zwischen des physischen und des virtuellen Balkens zu unrealistischen Positionen führen.
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Damit der Balken trotzdem in einer realistischen Position bleibt, gibt es den zweiten Implementierungsansatz.
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\subsubsection{Player Transformation Ansatz}
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Anstatt den Balken eine neue Position zu geben wird bei dem Player Transformation Ansatz die Startposition der Spielerin oder des Spielers versetzt.
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Somit bleibt der Balken in einer Position welche von der Entwicklerin oder dem Entwickler eingestellt worden ist.
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Sobald die Benutzerin oder der Benutzer in eine Karte lädt, wird seine Position so eingestellt, dass er oder sie im richtigen Abstand zum Balken steht.
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Um die korrekte Position der Spielerin oder des Spielers zu berechnen wird der Vektor zwischen dem CameraRig und dem physischen Balken berechnet.
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Wie bereits beschrieben in den Abschnitt~\ref{sec:prefabs} ist das CameraRig das Elternelement aller VR spezifischen Elemente.
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Somit beschreibt das CameraRig die Position der Spielerin oder des Spielers.
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Aus Erfahrung hat sich gezeigt, dass der Boden des CameraRig auch der Boden ist, welcher beim SteamVR Setup gesetzt worden ist.
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||||
Für mehr Informationen zu dem SteamVR Setup wird auf den Abschnitt~\ref{subsec:steam-vr-setup} verwiesen.
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||||
Somit ist der Boden des VR Raums $V_{MU}$ auch der Mittelpunkt des Bodens von dem CameraRig.
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||||
Dieser Vektor wird folgendermaßen berechnet.
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||||
Für Variablenreferenz wird auf die Tabelle~\ref{tab:variables_advanced} verwiesen.
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\begin{table}[]
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\centering
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\begin{tabular}{|l|l|}
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\hline
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$V_{MM}$ & Mittelpunkt und Position des CameraRig \\ \hline
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||||
$V_{MMn}$ & Neue Positions des CameraRig \\ \hline
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||||
$B$ & Position des virtuellen Balkens \\ \hline
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||||
\end{tabular}
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||||
\caption{Player Transformation Variablen}
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||||
\label{tab:variables_advanced}
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\end{table}
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$\vec{MV_{MM}} = V_{MM} - M$
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Die neue Position des CameraRig wird berechnet, indem zu der Position des virtuellen Balkens der berechnete Vektor addiert wird.
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Folgend steht die Formel mit welcher die neue Position berechnet wird.
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||||
Für Variablenreferenz wird auf die Tabelle~\ref{tab:variables_advanced} verwiesen.
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$V_{MMn} = B + \vec{MV_{MM}}$
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||||
Schlussendlich ist dies der Ansatz, welcher in BeamVR zum Einsatz gekommen ist.
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\section{3d Welt}\label{sec:3d-world}
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\setauthor{Florian Beckerle}
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Jedes Spiel besitzt eine Spielwelt.
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||||
@@ -973,197 +503,3 @@ Diese sind Input Scripts welche für den Auswahlstrahl und das Auswählen der Me
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||||
Weiters sind viele der game-spezifischen Elemente in diesem Prefab nicht vorhanden.
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||||
Beispielsweise gibt es keine Full-Body-Tracking Elemente, wie das Spieler-Modell und der VRIK-Calibration-Controller.
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\section{Inbetriebnahme}
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\label{sec:commissioning}
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\setauthor{Quirin Ecker}
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Die BeamVR Applikation benötigt viele Geräte und Gegenstände um die Immersion zu gewährleisten.
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Daher sind sehr viele Schritte involviert, um BeamVR in ihrer vollen Funktionalität zu genießen.
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Folgende Schritte sind involviert:
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\begin{itemize}
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\item Aufbau
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\item Steam VR Installation
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\item VR Headset Verbindung
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\item Tracker Verbindung
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\item Steam VR Setup
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\item Applikation Starten
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\item Beam Kalibration
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\item Full Body Tracking Kalibration
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\end{itemize}
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\subsection{Aufbau}
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Der grundsätzliche Aufbau wurde berets in dem Abschnitt~\ref{sec:assembly} beschrieben.
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Ebenfalls in Abschnitt~\ref{sec:assembly} beschrieben, ist die Position des Monitors.
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Dieser wird noch wichtig für das SteamVR Setup in Abschnitt~\ref{subsec:steam-vr-setup} und beschreibt nicht den physischen Monitor.
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||||
Die Position von dem physischen Monitor ist von keiner Bedeutung in der BeamVR Applikation.
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||||
\subsection{Steam VR Installation}
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\begin{figure}
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\centering
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||||
\includegraphics[scale=0.4]{pics/steam-vr-in-store}
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||||
\caption{Steam VR Download}
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||||
\label{fig:steam-vr-in-store}
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||||
\end{figure}
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Offiziell werden die Valve Index und die HTC Brillen von BeamVR unterstützt.
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||||
Somit funktioniert die Applikation mit SteamVR.
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Steam VR ist eine Software welche auf Steam herunterladbar ist.
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Es ist dabei nicht wichtig, dass die SteamVR Installation vor dem Einstecken der Geräte erfolgt.
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Der Download für die Software ist in dem Steam Store zu finden.
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||||
In Abb.~\ref{fig:steam-vr-in-store} ist ein Screenshot von der Steam VR Downloadseite zu sehen.
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\subsection{VR Headset Verbindung}
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Die Verbindung von dem Headset zu dem Computer ist von Headset zu Headset unterschiedlich.
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Deshalb wird in Zuge diesr Arbeit nur die Verbindung mit einer HTC Vive Pro beschrieben.
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||||
Dabei ist auch die kabellose Variante inkludiert, welche mit dem HTC Vive Wireless Adapter funktioniert.
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||||
Für mehr informationen zu dem Adapter wird auf~\ref{subsec:wireless-virtual-reality} verwiesen.
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\subsubsection{Tethered}
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\begin{figure}
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\centering
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||||
\includegraphics[scale=0.4]{pics/link-box-setup}
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||||
\caption{Aufgesetzte Linkbox}
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||||
\label{fig:link-box-setup}
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||||
\end{figure}
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In der Box der HTC Vive Pro befindet sich eine sogenannte Linkbox.
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Diese Linkbox ist die Zentralstelle, an der das Headset steckt, die Kabel zu dem Computer und das Stromkabel.
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||||
Diese Ports sind auf zwei Seiten aufgeteilt.
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||||
Eine Seite ist nur für das Headset Kabel und die andere Seite ist für den Strom und die PC-Verbindung.
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||||
Das Headset Kabel ist ein spezielles Kabel für die Brille, das Stromkabel ein Power-Adapter und die PC-Verbindung ist ein USB-A Kabel und ein Mini Displayport zu normalen Displayport Kabel~\cite{VivePro_Setup}.
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In Abb.~\ref{fig:link-box-setup} ist eine aufgesetzte Linkbox zu sehen.
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||||
Für mehr Informationen wird auf~\cite{VivePro_Setup} verwiesen.
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\subsubsection{Wireless Adapter}
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||||
Mit dem Wireless Adapter kann das Headset ohne Kabel verwendet werden.
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Das Aufsetzen von dem Wireless Adapter ist etwas komplizierter.
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Wie bereits in dem Abschnitt~\ref{subsec:wireless-virtual-reality} braucht diese Verbindung zu dem Computer auch eine Linkbox.
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\begin{figure}
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\centering
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||||
\includegraphics[scale=0.5]{pics/vive-wireless-setup-linkbox}
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||||
\caption{Linkbox Setup~\cite{Wireless_Adapter_Setup_Docs}}
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||||
\label{fig:vive-wireless-setup-linkbox}
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||||
\end{figure}
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||||
In diesem Fall reicht ein Kabel, welches diese Linkbox verbindet.
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Dieses Kabel ist dann mit einer PCIe Karte im Computer verbunden, welche vor diesem Prozess in den Computer eingebaut werden muss.
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Die Linkbox an sich muss statisch irgendwo positioniert werden.
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Mögliche Orte dafür wären das der Monitor oder die Wand.
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||||
Grundsätzlich wäre es optimal, dass die Linkbox eine freie Sicht auf die VR-Brille hat~\cite{Wireless_Adapter_Setup_Docs}.
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||||
In Abb.~\ref{fig:vive-wireless-setup-linkbox} ist auf dem Monitor eine mit dem links stehenden PC verbundene Linkbox.
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||||
\begin{figure}
|
||||
\centering
|
||||
\includegraphics[scale=0.3]{pics/vive-wireless-setup-adapter}
|
||||
\caption{Angesteckter Adapter~\cite{Wireless_Adapter_Setup_Page}}
|
||||
\label{fig:vive-wireless-setup-adapter}
|
||||
\end{figure}
|
||||
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Schlussendlich wird für das kabellose Erlebnis noch der Adapter gebraucht, welcher auf die VR-Brille angebracht wird.
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Der Adapter besitzt einen Headset kabel Port und einen USB-A Port.
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Inkludiert in der Box des Adapters ist ein kürzeres Headset Kabel zur verbindung des Headsets mit dem Adapter.
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Der USB-Port wird für die Stromzufuhr gebraucht.
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Für den Strom wird eine inkludierte Powerbank mit dem Headset verbunden mittel eines USB-A zu UBS-A Kabel~\cite{Wireless_Adapter_Setup_Page}.
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In Abb.~\ref{fig:vive-wireless-setup-adapter} ist ein fertig angesteckter Adapter zu sehen.
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Um den Wireless Adapter nun zu verwenden wird noch eine extra Software benötigt, die man von der HTC Vive Seite herunterladen kann.
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Mit dieser sollte sich das Headset automatisch mit dem Computer über Steamvr verbinden~\cite{Wireless_Adapter_Setup_Page}.
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\subsection{Tracker Verbindung}
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Genauso wie die Controller und das Headset funktionieren die Tracker mit der SteamVR Software.
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Anders wie bei den Controllern ist die Verbindung zu dem Computer.
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Die Verbindung wird über eine Dongle und einer Dongle Halterung gelöst.
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Dabei wird die Dongle Halterung an den PC angesteckt und die Dongle in die Dongle Halterung eingesteckt~\cite{vive_tracker_setup_video_2021}.
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Sobald die Tracker fertig eingesteckt sind, muss in SteamVR und bei den Trackern die Pairing Modus aktiviert werden.
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In Steam VR kann dieser Modus unter \emph{SteamVR Menü > Devices > Pair Controller} gefunden werden.
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Der Pairingmodus des Trackers erfolgt mit einem langen drücken des Knopfes in der Mitte des Trackers~\cite{vive_tracker_setup_video_2021}.
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\subsection{Steam VR Setup}\label{subsec:steam-vr-setup}
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In der SteamVR Applikation kann unter \emph{SteamVR Menü > Room Setup} das Room Setup gefunden werden.
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Das Roomsetup ist für die Kalibrierung des Raumes zuständig.
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Dies beinhaltet die höhe des Bodens, die Größe des VR Raumes und die Orientierung des VR Raumes.
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Bei der BeamVR Applikation ist das Setup ein wichtiger Schritt, um ein immersives Erlebnis zu erreichen.
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Zum Zeitpunkt der Erstellung dieser Arbeit konnten keine zuverlässigen Informationen bezüglich des Room Setup gefunden werden.
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Trotzdem zeigt sich aus Erfahrung, dass die Kalibrierung des Monitors die initiale Richtung des VR Headsets angibt.
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Die Richtung des VR Headsets ist aber auch von dem Seitenverhältnis der VR Fläche abhängig.
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Zeigt der Controller bei der Kalibrierung de länge des Raums entlang ist die Orientierung des Headsets trotzdem in Richtung der Breite.
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Bedeutet, dass sich die Orientierung in diesem Fall gegen den Uhrzeigersinn um 90 Grad dreht.
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\begin{figure}
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\centering
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\includegraphics[scale=0.2]{pics/monitor_calibration}
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\caption{Kalibrierung des Monitors und der Maße des VR Raums}
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\label{fig:steam-vr-calibration}
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\end{figure}
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\begin{figure}
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\centering
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\includegraphics[scale=0.4]{pics/steam-vr-summary}
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\caption{Steam VR Setup Zusammenfassung}
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\label{fig:steam-vr-summary}
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\end{figure}
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Für BeamVR ist es wichtig, dass die längere Seite in die gleiche Richtung wie der Balken schaut und die kürzere seite in die andere.
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Dies ist in Abb.~\ref{fig:steam-vr-calibration} abgebildet.
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In der Zusammenfassung des VR Raums sollte die Orientierung wie in Abb.~\ref{fig:steam-vr-summary} ausschauen.
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Bei der Kalibrierung des Bodens ist es nur wichtig, dass es möglich genau ist, damit die Gravitation wie erwarted funktioniert.
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Für mehr Information über die Gravitaion wird auf~\ref{subsec:gravity} verwiesen.
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\subsection{Applikation Starten}\label{subsec:run-application}
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Nachdem alles aufgebaut und aufgesetzt ist kann die Applikation in Steam gestartet werden.
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Die Applikation kann in dem Unity Editor gestartet werden oder als gebaute Datei.
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Wichtig dabei ist, dass das Spiel bei Steam importiert wird, damit das Controller Mapping funktioniert.
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\subsection{Beam Kalibration}
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Bevor eine der drei Karten ausgewählt werden kann, muss noch die Beam Kalibration stattfinden.
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Diese ist für die Ortung des Balkens in der digitalen Welt.
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Für mehr Informationen zu der Kalibrierung wird auf den Abschnitt~\ref{sec:beam-calibration} verwiesen.
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Dort wird das Setup noch genauer beschrieben.
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\subsection{Full Body Tracking Kalibration}\label{subsec:full-body-tracking-calibration}
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\begin{figure}
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\centering
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\includegraphics[scale=0.3]{pics/a-pose-human}
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\caption{A-Pose Modell~\cite{vkstudio_2020}}
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\label{fig:a-pose-human}
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\end{figure}
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\begin{figure}
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\centering
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\includegraphics[scale=0.1]{pics/vive_controller_trackpad}
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\caption{Trackpad des HTC Vive Pro Controller}
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\label{fig:vive-controller-trackpad}
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\end{figure}
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Nach der Beam Kalibration ist es möglich eine Karte auszuwählen.
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In diesen Karten steht vorne am Balken ein Spieler Modell.
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Das Full Body Tracking wird durch Drücken des Trackpads auf dem Controllers aktiviert.
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In Abb.~\ref{fig:vive-controller-trackpad} ist das Trackpad eines HTC Vive Controller zu sehen.
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Für ein gutes Tracking sollte eine möglichst natürliche Pose, wie beispielsweise eine A-Pose, eingehalten werden.
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Diese A-Pose ist in Abb.~\ref{fig:a-pose-human} abgebildet.
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sections/media_implementation.tex
Normal file
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sections/media_implementation.tex
Normal file
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thesis.tex
13
thesis.tex
@@ -70,11 +70,24 @@
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\end{spacing}
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\input{./sections/software.tex}
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\begin{spacing}{1}
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\chapter{Code Implementierung}
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\label{ch:code-implementation}
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\end{spacing}
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\input{./sections/code_implementation.tex}
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\begin{spacing}{1}
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\chapter{Umsetzung}\label{chapter:implementation}
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\end{spacing}
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\input{./sections/implementation}
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\begin{spacing}{1}
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\chapter{Inbetriebnahme}\label{ch:commisioning}
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\end{spacing}
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\input{./sections/commisioning}
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\begin{spacing}{1}
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\chapter{Zusammenfassung}
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\end{spacing}
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Reference in New Issue
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