وحدة تحكم الحركة

في مجال الحوسبة ، وحدة التحكم في الحركة هي نوع من أجهزة الإدخال التي تستخدم مقاييس التسارع أو الجيروسكوبات أو الكاميرات أو أجهزة الاستشعار الأخرى لتتبع الحركة .

تُستخدم أجهزة التحكم بالحركة كأجهزة تحكم بالألعاب ، وللواقع الافتراضي وأغراض المحاكاة الأخرى، وكأجهزة تأشير لأجهزة التلفزيون الذكية وأجهزة الكمبيوتر الشخصية .

تُستخدم العديد من التقنيات اللازمة لأجهزة التحكم في الحركة معًا في الهواتف الذكية لتوفير مجموعة متنوعة من الوظائف، بما في ذلك تطبيقات الهاتف المحمول لاستخدامها كأجهزة تحكم في الحركة.

تستخدم أجهزة التحكم بالحركة مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار المختلفة بتراكيب متنوعة لرصد الحركة وقياسها، أحيانًا كمدخلات منفصلة وأحيانًا أخرى مجتمعة لتوفير بيانات أكثر دقة وموثوقية. في الأجهزة الحديثة، تُعدّ معظم أجهزة الاستشعار عبارة عن دوائر متكاملة متخصصة . فيما يلي أمثلة على الطرق الحالية والتاريخية لتتبع الحركة.

شملت الاستخدامات المبكرة لأجهزة التحكم بالحركة لعبة Hang-On على جهاز Sega AM2 ، والتي كانت تُتحكم باستخدام جهاز ألعاب فيديو يشبه دراجة نارية، حيث كان اللاعب يحركها بجسمه. وقد بدأ بذلك اتجاه "تايكان"، وهو استخدام أجهزة ألعاب هيدروليكية تعمل بالتحكم بالحركة في العديد من ألعاب الصالات في أواخر ثمانينيات القرن العشرين، أي قبل عقدين من انتشار أجهزة التحكم بالحركة على أجهزة ألعاب الفيديو المنزلية . ^{[ 1 ]}

كانت سماعة الواقع الافتراضي من سيجا جهازًا مبكرًا للواقع الافتراضي لم يُطرح في الأسواق، مزودًا بتقنية تتبع الحركة، وقد أُعلن عنه لأول مرة عام 1991. تتبعت مستشعراته حركة اللاعب وموضع رأسه. ^{[ 2 ]} أما أول وحدة تحكم من مايكروسوفت مزودة بخاصية كشف الميلان فكانت Sidewinder Freestyle Pro لأجهزة الكمبيوتر. ^{[ 3 ]} صدرت هذه الوحدة عام 1998، وكانت قادرة على ربط ميلان وحدة التحكم بمحورين تناظريين، ما يُحاكي عصا التحكم التناظرية. ومن الأمثلة المبكرة الأخرى لعبة Police 911 ، وهي لعبة إطلاق نار بمسدس ضوئي صدرت عام 2000 ، والتي استخدمت تقنية تتبع الحركة لرصد حركات اللاعب، والتي تنعكس بدورها على شخصية اللاعب داخل اللعبة. ^{[ 4 ]} أما Atari Mindlink فكانت وحدة تحكم حركة مقترحة لجهاز Atari 2600 ، تقيس حركة حاجبي المستخدم باستخدام عصابة رأس مُثبتة.

استند جهاز سيجا أكتيفيتور إلى جهاز لايت هارب الذي اخترعه آصاف جورنر. صدر الجهاز كملحق اختياري لجهاز ميجا درايف ( جينيسيس) عام ١٩٩٣، وكان بإمكانه قراءة حركات اللاعب الجسدية باستخدام تقنية تتبع حركة الجسم بالكامل. وقد فشل تجاريًا بسبب "حجمه الكبير وعدم دقته". ^{[ ٥ ]}

انتشرت أجهزة التحكم بالحركة على نطاق أوسع مع الجيل السابع من أجهزة ألعاب الفيديو . استخدم جهاز التحكم عن بُعد Wii Remote الخاص بجهاز نينتندو وي مستشعر صور ^{[ 6 ]} ، مما أتاح استخدامه كجهاز تأشير، بالإضافة إلى مقياس تسارع لتتبع الحركات في خط مستقيم واتجاه الجاذبية. كما احتوى ملحق Nunchuk، المُصمم للاستخدام كيد ثانية، على مقياس تسارع. وفي وقت لاحق، أضافت مجموعة من الملحقات وأجهزة التحكم المُحسّنة، التي تحمل علامة Motion Plus، مستشعرات جيروسكوبية لتتبع محاور الدوران الثلاثة، بغض النظر عما إذا كان جهاز التحكم في خط رؤية مباشر لشريط المستشعرات.

أُطلق جهاز بلاي ستيشن 3 مزودًا بوحدة تحكم Sixaxis ، التي تميزت بتتبع الحركة عبر مقياس تسارع ثلاثي المحاور وجيروسكوب أحادي المحور، مع غياب خاصية التغذية الراجعة اللمسية (الاهتزاز) الموجودة في أجهزة الألعاب الحديثة الأخرى، وذلك بسبب مخاوف تتعلق بالتداخل. ^{[ 7 ]} أُضيفت هاتان الميزتان لاحقًا في وحدة تحكم DualShock 3 المُحسّنة.

تبع ذلك ظهور العديد من الأجهزة التي تعمل بالعصا والمزودة بمستشعرات التسارع والجيروسكوب، بما في ذلك ASUS Eee Stick و Sony PlayStation Move (الذي أضاف رؤية حاسوبية عبر PlayStation Eye للمساعدة في تتبع الموقع) و HP Swing. ^{[ 8 ]} استخدمت أنظمة أخرى آليات إدخال مختلفة، مثل Kinect من Microsoft ، الذي جمع بين الضوء المهيكل بالأشعة تحت الحمراء والرؤية الحاسوبية، و Razer Hydra ، الذي استخدم مقياس مغناطيسي.

اعتمدت شركتا نينتندو وسوني تقنية تتبع الحركة باستخدام الجيروسكوبات ومقاييس التسارع كميزة قياسية في أجهزة الألعاب في الأجيال اللاحقة، بدءًا من أجهزة الألعاب المحمولة 3DS و PS Vita ، وكلاهما مزود بمقاييس تسارع وجيروسكوبات ثلاثية المحاور. وفي الجيل الثامن من أجهزة ألعاب الفيديو، أضافت نينتندو وسوني هذه المستشعرات كميزة قياسية في وحدات التحكم ثنائية اليد Wii U GamePad و DualShock 4. كما دعمت هذه الأجهزة بعض أجهزة التحكم الحركية من الجيل السابق، وذلك بحسب اللعبة.

صُمم جهاز التحكم Steam Controller من Valve خصيصًا للاستخدام مع أجهزة الكمبيوتر الشخصية، وكان يتطلب برنامج Steam الخاص به. أُتيحت مستشعراته ذات الست درجات حرية (6DOF) للاستخدام في الألعاب المنشورة على Steam ، كما أتاحت الخيارات المتاحة للمستخدمين استخدام الجيروسكوب كمؤشر. لاحقًا، جرى تكييف ميزات تتبع الحركة فيه لتناسب جهاز Steam Deck .

شهدت موجة من نظارات الواقع الافتراضي التي طُرحت في العقد الثاني من الألفية الثانية استخدام وحدات تحكم حركية سداسية المحاور (6DOF)؛ حيث زُوّد جهاز HTC Vive بوحدات تحكم تشبه العصا، ^{[ 9 ]} بينما طُرحت وحدات التحكم المعروفة باسم Oculus Touch في البداية كملحق اختياري لجهاز Oculus Rift في ديسمبر 2016، ^{[ 10 ]} ثم أصبحت جزءًا من معداته القياسية في يوليو 2017. ^{[ 11 ] [ 12 ]} ويتم تتبع كلا وحدتي التحكم باستخدام باعثات الأشعة تحت الحمراء الموضوعة في مساحة اللعب. ^{[ 10 ] [ 9 ] [ 13 ]} وفي وقت لاحق، تحولت Oculus إلى نظام تتبع "من الداخل إلى الخارج" لجهازي Oculus Quest و Rift S ، حيث يتم تتبع وحدات التحكم بواسطة كاميرات موجودة في النظارة نفسها. ^{[ 13 ]}

يتميز جهاز نينتندو سويتش الهجين، الذي يجمع بين خصائص الجهاز المنزلي والمحمول، ووحدات التحكم Joy-Con المرفقة به ، بمستشعرات 6DOF في كل وحدة تحكم، بالإضافة إلى مستشعرات في الجهاز نفسه. كما تتميز وحدات التحكم الاختيارية Nintendo Switch Pro Controller و Poké Ball Plus بمستشعرات 6DOF أيضًا.

في الجيل التاسع، يواصل جهاز سوني بلاي ستيشن 5 توفير تتبع حركة مماثل لوحدات التحكم DualSense المرفقة ، مع دعم استخدام الأجيال الأقدم من وحدات التحكم بالحركة عند تشغيل الألعاب المتوافقة مع الإصدارات السابقة.

بحلول منتصف العقد الثالث من القرن الحادي والعشرين، أتاحت أدوات تقدير وضعية الجسم باستخدام تقنيات رؤية الحاسوب ، مثل MediaPipe من جوجل، تتبع حركة الجسم بالكامل عبر كاميرا ويب عادية في متصفح الويب، مما ألغى الحاجة إلى أجهزة استشعار مخصصة. ^{[ 14 ]} وبالاقتران مع تقنية "ترميز الاهتزاز" المدعومة بالذكاء الاصطناعي، ^{[ 15 ]} مكّن هذا فرقًا صغيرة من بناء ألعاب حركة تعمل عبر المتصفح دون الحاجة إلى أجهزة متخصصة مثل Kinect . ^{[ 16 ] [ 17 ]}

• مايكروسوفت سايدويندر فري ستايل برو ( ويندوز )
• آي توي ( بلاي ستيشن 2 )
• رؤية إكس بوكس ​​لايف ( إكس بوكس ​​360 )
• جهاز التحكم عن بعد Wii ( Wii و Wii U )
• سيكسيس ( بلاي ستيشن 3 )
• DualShock 3 و 4 و DualSense ( بلاي ستيشن 3 وبلاي ستيشن 4 وبلاي ستيشن 5 )
• بلاي ستيشن موف (بلاي ستيشن 3، بلاي ستيشن 4، وبلاي ستيشن 5)
• جهاز التحكم Wii U GamePad (Wii U)
• كينكت ( إكس بوكس ​​360 ، إكس بوكس ​​ون ، ويندوز)
• Razer Hydra
• زافيكس
• وحدة التحكم Joy-Con ووحدة التحكم Nintendo Switch Pro ( Nintendo Switch )
• وحدة تحكم ستيم
• سطح السفينة البخاري
• ملعب نيكس

• وحدة تحكم الحركة ثلاثية الأبعاد
• عصا النقر
• التعرف على الإيماءات
• التقاط الحركة