» Headtracking
Headtracking

English

Typy headtrackingu
Úprava serv pro polohování kamery
Uchycení headtrackeru na hlavě
Připojení headtrackeru k RC-soupravě
Propojení žákovské a učitelské RC-soupravy přes headtracker
Konfigurace headtrackeru a volba RC-souprav
Nastavení v případě nouze
Drift headtrackeru
Funkce autodriftování
Ilustrační video

 

HeadTracking umožňuje FPV-pilotovi plně se ponořit do prožitku virtuálního letu v kabině svého modelu. Kamera není v tomto případě v modelu uchycena napevno, nýbrž je pohyblivá ve dvou na sebe kolmých osách prostřednictvím dvou nezávislých serv. Jedno z těchto serv je určené pro ovládání osy otáčení (ovládá pohyb kamery vlevo/vpravo, anglicky tzv. pan control), druhé pro ovládání osy klopení (pohyb nahoru/dolů, anglicky tzv. tilt control).

Kokpit EasyGlidera s polohovacím zařízením kamery

Headtracking může být buď pasivní, nebo aktivní.

U pasivního headtrackingu jsou serva pro řízení otáčení a klopení připojena ke dvěma nezávislým kanálům RC-soupravy. Kamera normálně hledí před model, otočnými ovladačem však lze ovládat pohled do stran, případně dalším ovladačem i nahoru a dolů. Pasivní headtracking bývá často realizován i s řízením jediné osy, tj. otáčení vlevo/vpravo, sklon kamery je nastaven před letem napevno.

Mnohem zajímavější záležitostí je aktivní headtracking. Při něm je k hlavě pilota připevněna speciální gyroskopická jednotka (nazývaná headtracker), která vyhodnocuje pohyb hlavy RC-pilota a řídí pohyb kamery uvnitř modelu. Kamera následuje pohyb pilotovy hlavy a obraz přenášený do videobrýlí poskytuje dokonalou iluzi rozhledu z kokpitu RC-modelu. Např. pilot otočí hlavu vlevo a také kamera se otočí stejným směrem a poskytne mu výhled z kokpitu tímtéž směrem. Headtracking tak umožňuje velmi hluboké ponoření se do virtuální reality letu, kdy RC-pilot takřka zapomene, že je na pevné zemi. Gyroskopická a připojovací jednotka headtrackeru

Servo podporuje většinou výchylky řídící páky v rozmezí -60° až +60°, což při připojení táhla na kratší páku osy klopení stačí zajistit výchylky ve směru nahoru/dolů v užitečném rozmezí cca -90° až +60° se střední polohou pohledu 15° dolů.

Kokpit TwinStaru II s polohovacím zařízením kamery

Tato omezená výchylka serva však není dostatečná pro ovládání rotace vlevo/vpravo, kdy požadujeme výchylku nejméně -90° až +90°, spíš však -150° až +150° pro panoramatický rozhled kolem dokola. Aby se táhlo serva dokázalo otočit o více než +-60°, potřebuje v případě programovatelného serva buď zvláštní naprogramování, nebo častěji při použití analogového serva vnitřní úpravu mechaniky i odporové dráhy potenciometru zpětné vazby.

Pokud nechceme servo rozebírat, stačí mu předřadit speciální modul zvaný servo stretcher. Ten umí zdvojovat šířku do něj přicházejících PPM impulsů a dokáže tím zajistit rozšířený chod serva z rozmezí až +-135°.

Servo stretcher se zapojuje mezi výstupní kanál přijímače a servo. Skutečně panoramatického rozhledu -180° až +180° dosáhneme nejsnáze při použití miniaturní převodovky 1:3, zpravidla se však nosič kamery umísťuje přímo na hřídel serva. Servo stretcher

Buď přímo headtracker nebo RC-souprava musí umožňovat nastavení dorazů serv tak, aby prudké otočení hlavy nevedlo k nárazu páky serva do mezní mechanické polohy, k jejich vrčení a přehřátí. Headtracker také umožňuje nastavení strmosti snímání v obou osách, tj. jakou měrou se bude interpretovat změna polohy hlavy. Zvláště do stran je výhodnější nastavit strmost menší – např. pohled vlevo o 90° může odpovídat otočení hlavy jen o 45°.

Headtracker na postranici videobrýlí

Headtracker se většinou přichytí oboustrannou lepicí páskou nebo suchým zipem k tělu videobrýlí, případně se zasouvá do k tomu určeného držáku, který je našit na pružnou textilní čelenku nošenou pilotem na hlavě. Obrázek ukazuje uchycení v držáku přišitém k postrannímu popruhu videobrýlí. Výstupní ani napájecí kabel nesmí pilota omezovat v pohybu. Kabely musí být ovšem dostatečně volné, aby headtracker neměnil při pohybu svoji polohu vůči hlavě. Existují již i headtrackery bezdrátové, kdy se jedna jednotka přilepí na zadní kryt RC-soupravy a druhá se uchytí na videobrýle.

Propojení headtrackeru s vysílačem Podmínkou pro připojení headtrackeru je nutnost vlastnit aspoň sedmikanálovou RC-soupravu s možností uživatelského nastavení kanálů trenérského módu. Headtracker totiž simuluje žákovskou RC-soupravu a chová se jako žákovský vysílač, kterému trenér „povolil“ ovládání dvou PPM kanálů, zatímco další kanály jsou plně řízeny z trenérského vysílače. Tím je umožněno řízení dvou vyhrazených kanálů externím zařízením – headtrackerem, který pohyb hlavy pilota kóduje do podoby PPM signálů pro dva kanály. Pilotova souprava tyto signály dvou externích kanálů sloučí s dalšími kanály určenými pro ovládání motoru a řídících ploch letadla a odešle kompletní PPM signál do přijímače v RC-modelu.
Propojení žákovské a trenérské soupravy přes headtracker

Některé headtrackery dokonce mají vstup i výstup a umožňují připojení celé žákovské RC-soupravy. HeadTracker se v tomto zapojení vkládá mezi trenérskou a žákovskou RC-soupravu. Žák ovládá funkce modelu, které jsou mu trenérem svěřeny, do výstupního signálu žákovské soupravy headtracker „přidává“ řídící signály obou kanálů pro řízení pohybu kamery a výsledný signál pak pokračuje do trenérské soupravy, která zajistí přenos VF signálu k přijímači v letounu. Trenér může v případě nouze převzít plně řízení modelu. VF modul je samozřejmě zasunut jen do trenérské soupravy.

Volba kanálů je buď dána pevně, nebo ji lze v headtrackeru nakonfigurovat. Konfigurace je nepohodlná – jsou vybavené většinou jediným tlačítkem a jedinou LED diodou, případně piezočlenem. Konfigurace se pak provádí různě dlouhými a různě po sobě jdoucími stisky tohoto tlačítka, odpovědí jsou různé sekvence tónů nebo záblesků LED diody, vše tak trochu v duchu Morseovy abecedy. Je to však cesta únosná, nastavení se mění jen výjimečně.

HeadTrackery jsou dodávány včetně kabelů sloužících k připojení nejrozšířenějších RC-souprav. Zejména jsou podporovány soupravy Futaba, Graupner a Multiplex, po jisté míře experimentování se vám podaří připojit prakticky kteroukoliv soupravu s PPM výstupem. HeadTracker se připojuje čtyřmi vodiči – dvěma napájecími, třetí je vstup signálu PPM, čtvrtý výstup signálu PPM.

Headtrackery různých výrobců podporují široký rozsah napájecího napětí 8-20V, jsou tak snadno slučitelné s napájením pozemní FPV stanice, většinou realizované 3s Li-Po akumulátorem nebo olověným akumulátorem 12V.

Headtracker XGyro-1000 včetně sady připojovacích kabelů

Při použití headtrackeru se pilot se do virtuální reality letu ponořuje až příliš a ztrácí ponětí a skutečné poloze modelu na obloze. Dokonce se s touto realitou bytostně ztotožňuje a zapomíná na vlastní identitu jedince řídícího model ze země. Nejednou jsem se sám přistihl s myšlenkou: „Fajn, jdu na přistání – kde je ten chlap uprostřed louky, co mám u něj přistát? Vlastně … já nejsem tady, já jsem ten chlap tam!
Vizuální sledování modelu headtracker dokonce částečně znemožňuje, neboť prudké otočení se za modelem je vyhodnoceno jako požadavek na pohled kamery do strany, čímž ztratíte pohled ve směru letu. Je proto vždy žádoucí, aby létání byla přítomna další osoba, která má plné povědomí o skutečné poloze modelu na obloze.

Dalším důležitým momentem je potřeba nakonfigurovat vaši RC-soupravu tak, aby headtracking bylo v případě nouze možno ihned vypnout a serva ovládající kameru se nastavila na pohled přímo vpřed. Vaše zmatené otáčení hlavy po obloze totiž nesmí vést ke stejně zmatenému pohybu kamery v modelu, která by následně poskytovala pilotovi ne pohled přímo před sebe, který v krizové situaci nejvíce potřebuje, ale matoucí pohled kamsi stranou nahoru či dolů.
Totéž nastavení serv kamery platí i pro fail-safe. Pokud by z neznámých příčin došlo k výpadku řízení modelu (např. výpadek akumulátoru RC-soupravy), ale přenos obrazu stále fungoval, je žádoucí, aby kamera hleděla před model a poskytla vám do posledního okamžiku informaci, kam model dopadl a kam se ho vydat hledat.

Nepříjemnou vlastností všech headtrackerů je drift a právě rozdílná míra tohoto driftu je zásadním ukazatelem jejich kvality.
Elektronické gyroskopy totiž nulové úhlové zrychlení nevyhodnocují jako zcela nulové, což po delším čase vede k uhýbání kamery k jedné či druhé straně, takže pohled vpřed musíte kompenzovat mírným pootočením celého těla, případně provést re-inicializaci headtrackeru. To se dělá tak, že pohlédnete přímo před sebe a stiskem tlačítka na headtrackeru mu dáte vědět: „Teď se dívám před sebe!“. Následně proběhne nastavení obou serv do výchozí nulové polohy pro pohled vpřed.
Potřeba takové inicializace by neměla být častější než každé 2-3 minuty.

XGyro-1000
RC-pilot s headtrackerem

Některé headtrackery umí drift kompenzovat funkcí auto-driftování. Algoritmus této funkce vychází z předpokladu, že většinu času hledí pilot před sebe. Velmi malé pohyby hlavy a těla tedy ignoruje a udržuje pohled kamery vpřed, teprve prudší pohyb do strany je výzvou k pohybu kamery. Míra autodriftové kompenzace bývá nastavitelná.
Výhodou této funkce je, že odpadá nadměrně častá potřeba re-inicializace headtrackeru během letu.

V popisu headtrackerů nemá smysl jít do dalších podrobností. Připojení k RC-soupravě, konfigurace a ovládání se navzájem liší podle výrobců.

U některých osob vede použití aktivního headtrackingu i k pocitům nevolnosti a dezorientace v prostoru. Jde o to, jak se mozek ve vašem konkrétním případě popere s příchozí obrazovou informací kombinovanou se zpětnou vazbou polohy hlavy poskytovanou vaším středoušním polohovým aparátem. V takovém případě hned nezoufejte, mnohdy postačí pouhé snížení citlivosti headtrackeru podle některé z os.

K technologii aktivního headtrackingu určitě neudržíte neutrální postoj. Buď si jej oblíbíte a stane se pro vás bránou do nové dimenze virtuální reality, nebo jej osobně zavrhnete jako cosi matoucího a když se budete chtít poohlédnout vlevo či vpravo, prostě si otočíte knoflíkem na RC-soupravě.

Ať tak či tak, obě řešení jsou lepší než kamera hledící vždy jen pevně vpřed.

Následující video názorně ukazuje pohyb kamery v závislosti na pohybu videobrýlí. Povšimněte si re-inicializace obou serv stiskem tlačítka na headtrackeru a jejich nastavení do výchozí polohy pro pohled vpřed.

 zpět >

 

YjI4ZWV