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TeX
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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}
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\label{fig:assembly}
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\end{figure}
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\begin{enumerate}
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\item VR Raum
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\item Lighthouses~\ref{sec:lighthouse_tracking}
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\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.
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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.
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Dabei ist die Kennzeichnung nur für die Kalibrierung wichtig.
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\section{Steam VR Installation}\label{sec: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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\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}
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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{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}
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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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