Zelfbouw IR lightgun

[ari3]

Ik zou graag zelf een goed lichtpistool bouwen om te gebruiken met MAME (een speelhal emulator). Er zijn wel een aantal standaard oplossingen zoals de USB lightgun van Act-Labs of de spelcomputer guns voor PlayStation 2 of Dreamcast, maar deze voldoen absoluut niet. De verkrijgbare consumenten pistolen hebben de volgende nadelen:

• Werking sterk afhankelijk van omgevingslicht
• Werking sterk afhankelijk van het type beeldscherm. Voor alle consumenten lichtpistolen geldt namelijk dat ze niet werken op breedbeeld, 100Hz, progressive scan, plasma, projectie of LCD beeldschermen.
• Niet geschikt voor meer dan één speler tegelijk
• Het beeld flitst na ieder schot. Dit is erg vermoeiend voor de ogen.
• Geen aanhoudend vuren mogelijk. Dit is noodzakelijk om een sommige speelhal titels correct te kunnen spelen.

Voor wie wil weten hoe de consumenten lichtpistolen precies werken kan dit topic of How does the light gun for a video game work? lezen.

Het mag duidelijk zijn dat de huidige consumenten lichtpistolen geheel niet voldoen aan het predikaat "arcade perfect". De speelhal pistolen gebruiken andere technieken waardoor bovenstaande nadelen niet van toepassing zijn.

Onderstaand plaatje illustreert wat ik wil bouwen. De drie rode punten zijn IR-lichtsensoren. Ze worden bevestigd aan de randen van het zichtbare deel van het scherm. De groene en gele punten zijn IR-zenders bevestigd respectievelijk aan het begin van de loop en aan het einde van de loop.

Door een rechte lijn door de groene en de gele punt te trekken kun je bepalen waar de lijn het scherm kruist. Het kruistpunt is waar het pistool op gericht is. Ook kun je bepalen of de lijn het scherm niet kruist, ofwel het pistool is niet op het scherm gericht.

Het snijpunt laat zich vertalen naar een relatieve X/Y-coördinaat welke als invoer gebruikt wordt voor de emulator.

Lange inleiding, maar nu mijn vragen:

• Zijn drie sensoren voldoende?
• Zullen meer sensoren het geheel nauwkeuriger maken?
• In hoevere kan de plaatsing en aantal censoren geoptimaliseerd worden?
• Met welke schakeling kan ik eenvoudig meerdere IR-ontvangers aan de PC koppelen?
• Is er een uitspraak te doen over de te verwachten nauwkeurigheid?
• Wat zijn de mogelijkheden om de ontvangers onderscheid te laten maken tussen de twee IR-zenders in de loop?

[jvvv]

-Normaal gezien is 3 voldoende. Een vierde zal mischien fouten kunnen vermijden, maar is niet echt nodig.

- Zoals de sensoren er nu bij staan ziet het er degelijk uit.

- Kopellen aan de pc doe je via de compoort, schakelingen te vinden met de search.

- Onderscheid? Andere frequenties nemen.

Zo, ik ben geen pro, maar dit is ff snel een antwoord.

edit: iig, succes, dit zal niet eenvoudig zijn, maar wel stoer.

[ Voor 9% gewijzigd door jvvv op 20-05-2003 22:51 ]

[Falcon10]

Ik denk dat je 4 sensoren moet gebruiken. OP elke hoek van je scherm 1.

Anders ga je nooit je "schietveld" goed kunnen kalibreren. OP je voorbeeld zal je bv nooit goed je 2 bovenste hoeken kunnen beschieten.
Principe is beetje zelfde als een goede joystick kalibreren, elke richting ( links, rechts, boven en onder ) moeten eerst op voorhand goedgekalibreerd worden, omdat hij anders teveel naar links, rechts, boven of onder afwijkt bij het gebruik. Zelfde zal opgaan voor je schietveld, en ik vermoed dat de afwijking op je schietveld zeer groot gaat zijn, vooral in die 2 bovenste hoeken.
Daarom dat een joystick ook 4 richtpunten heeft ipv 3, met 3 kalibratiepunten kan je niet goed je bewegingsveld instellen, met 4 wel.
Driepunts geometrie is enkel maar nuttig voor 1 zaak : GPS En in principe werkt dit ook met 4 signalen : 3 sattelieten en een vierde, namelijk de wagen of persoon met gps zelf.

[collission]

Falcon10 schreef op 20 May 2003 @ 23:05:
bla bla bla

offtopic:
nuclear power is SAFE, niet save

en voor de topicstarter; hoek van inval is hoe van uitval, gaat dat wel werken met een plat scherm?

[ari3]

casemodderpoel schreef op 21 May 2003 @ 10:38:
[...]

en voor de topicstarter; hoek van inval is hoe van uitval, gaat dat wel werken met een plat scherm?

Het is juist niet afhankelijk van het scherm. Je maakt immers geen gebruik van het scherm, maar bepaalt slechts de positie van het pistool t.o.v. de sensoren.

[Reptile209]

Kan je met een (drie...) IR-sensor en -zender ueberhaupt wel een hoek bepalen? Die dingen zijn meestal nogal breed-stralend en ontvangend dacht ik. En zo niet, dan mist de straal de ontvanger en gebeurt er ook niks... of ben ik nou gek? Of je moet gaan rekenen aan de tijd die een lichtsignaal er over doet om max 2 meter te overbruggen, waar je een lengteverschil van ter lengte van je gun in hebt. Mag je een knappe PC hebben om dat bij te houden en er uit te vissen.

[ari3]

Reptile209 schreef op 21 May 2003 @ 11:28:
Kan je met een (drie...) IR-sensor en -zender ueberhaupt wel een hoek bepalen? Die dingen zijn meestal nogal breed-stralend en ontvangend dacht ik. En zo niet, dan mist de straal de ontvanger en gebeurt er ook niks... of ben ik nou gek? Of je moet gaan rekenen aan de tijd die een lichtsignaal er over doet om max 2 meter te overbruggen, waar je een lengteverschil van ter lengte van je gun in hebt. Mag je een knappe PC hebben om dat bij te houden en er uit te vissen.

Het meten van de lichtsnelheid over een afstand van een paar meter lijkt me inderdaad niet haalbaar. Ik dacht eigenlijk dat je gewoon de intensiteit van het licht meet. Hoe hoger de intensiteit gemeten door een sensor, hoe meer in de buurt van die sensor het pistool gericht werd. Doordat je met alle drie/vier sensors tegelijk meet kun je dus bepalen waar er gericht werd.

[ice-T106]

Ik heb pas bij een vriend van mij duckhunt gespeeld, ik vond dat verrassend goed werken. Maar als je een beter systeem kunt maken moet je dat zeker doen. Een erg leuk project. Succes

[Dr Nix]

Je zou het kunnen proberen met ultrasoon geluid. Daarmee kan je heel nauwkeurig afstanden bepalen. Op het pistool maak je zendertjes die bijvoorbeeld 10 maal per seconde een geluidspuls uitzenden. De ontvangers meten vervolgens de vertragingin de ontvangst, als gevolg van de afstand.

[frickY]

Ik geloof niet dat je met IR-ontvangers de lichtintensiteit kan meten
Volgens mij moet je daarvoor lichtgevoelige weerstandjes gebruiken, maar dat ben ik

[ice-T106]

Heb je als je puur de intensiteit van het ir-licht gaat meten ook niet te veel last van je omgeving. Ik vrees van wel en dus zal je dan een hele lage nauwkeurigheid krijgen.

[Anoniem: 55049]

Als je nu eens het probleem omkeerd en de "zenders" op het scherm gaat plaatsen.
Met een goede sensor in het pistool kan je perfect de intensiteit aan de hand van de invalshoek meten. Je kan er ook een lens voor de sensor gaan plaatsen waardoor de precisie sterk toeneemt. iedere tx op het scherm heeft dan natuurlijk een andere zendfrequentie en staan best (stel het scherm is virueel 100% rond) in een hoek van 120graden of 2/3pi.
Je hebt dan meteen ook geen probleem met meerdere "shooters"
Just an idea

[ari3]

Hmm.... verek ja, IR-sensors meten of ze ontvangen en niet de intensiteit van wat ze ontvangen. Had ik nog niet bij stilgestaan...

Wat voor ontvangers en zenders zou ik als alternatief kunnen gebruiken? Ik zat ook te denken aan een zwakke laser. Zou zo'n lasertje uit zo'n laserpen iets zijn? Zijn er sensoren die dat kunnen registreren? Bij een laser heb je toch geen last van omgevingslicht?

Iemand suggereerde ook ultrasonoor geluid. Hmmm... zenden per speaker en ontvanger met een microfoon?

Zoveel vragen...

[Anoniem: 2090]

IR-intensity is storingsgevoelig. Ik denk dat je beter de tijdsverschil in ontvangst kan gaan meten. Verder zou ik 2 ontvangers gebruiken voor elk 3 of 4 meetpunten zodat je de 2 zenders tegelijk kan meten. En trouwens als die irzender achterin de loop zit dan komen die irstralen gewoon recht uit het loop. Maw geen enkele ontvanger kan dat zien tenzij je direct erop mikt. Dat is zoiets als de lasergames waar ook een irzender in een tube zit. Die laser is voor show en wordt niet gebruikt voor hitdetectie.

[Anoniem: 2090]

ari3 schreef op 21 May 2003 @ 13:43:
Hmm.... verek ja, IR-sensors meten of ze ontvangen en niet de intensiteit van wat ze ontvangen. Had ik nog niet bij stilgestaan...

Wat voor ontvangers en zenders zou ik als alternatief kunnen gebruiken? Ik zat ook te denken aan een zwakke laser. Zou zo'n lasertje uit zo'n laserpen iets zijn? Zijn er sensoren die dat kunnen registreren? Bij een laser heb je toch geen last van omgevingslicht?

Iemand suggereerde ook ultrasonoor geluid. Hmmm... zenden per speaker en ontvanger met een microfoon?

Zoveel vragen...

Met een laser zou moeten kunnen maar dan moet je een andere meetopstelling nemen. Je neem een camera dat je op het tvscherm right en je detecteert waar die laserdot zich bevind op die scherm. Zo reken je die x/y positie uit.

[BuG2FiX]

sommige speelkasten in de speelhal van tegenwoordig werken met een halfdoorlatende spiegel die de infrarode straal uit de gun doorlaat en het zichtbare beeld projecteerd op de spiegel. achter de spiegel zit een IR gevoelige matrix die detecteerd waar ie 'geraakt' word en zo kun je de 'schieten' op het beeld. Dit is niet echt een oplossing voor je probleem maar wellicht kom je op ideeen??

de systemen hierboven zijn leuk bedacht maar werken niet met zondanige precisie dat ze op een scherm van 700x800 pixel niet precies genoeg werken. Overigens zijn er wel degelijk systemen die werken met projectieschermen, in de speelhal bijvoorbeeld bij "Time crisis".

Een kleine kans zou je kunnen hebben met ultrasoon geluid. het probleem is dat dit a) heel precies moet zijn (340 m/s geluidssnelheid) b) heel duur is (sensoren en zenders).

wat wel zou kunnen (tis maar een idee) is de gun monteren op een soort houder. die kan dan de bewegingen registeren oid. (moet je wel de afstand tot het scherm calibreren vantevoren) - edit: met twee potmeters dus voor de x en y richting.

[ Voor 8% gewijzigd door BuG2FiX op 21-05-2003 14:10 ]

[Punksmurf]

Falcon10 schreef op 20 mei 2003 @ 23:05:
Driepunts geometrie is enkel maar nuttig voor 1 zaak : GPS En in principe werkt dit ook met 4 signalen : 3 sattelieten en een vierde, namelijk de wagen of persoon met gps zelf.

dit is ongeveer hetzelfde...

als je het even andersom ziet, de 3 punten op de tv zenden, die 2 op de gun ontvangen, dan kan je dus per punt de lokatie bepalen door de afstand tot de ontvangers te bepalen. dan reken je van die 2 punten (de ontvangers) een lijn naar t beeldscherm en weet je waar je het kruist.
andersom is het natuurlijk t zelfde alleen heb je dan 3 ontvangers en 1 zender (per punt), dan kan je de afstanden van de ontvanger naar de zender meten (zelfde principe) en kan je uitrekenen waar de 2 zenders zich bevinden, zodat je weet hoe de loop staat.

alleen geen idee hoe je die afstand moet meten met licht behalve de intensiteit ervan en dat lijkt me nou niet echt heel nauwkeurig te implementeren.

[WvdWest]

Ik heb geen idee wat er voor wordt gebruikt maar die parkeer sensoren die tegenwoordig op auto's zitten kunnen vrij nauwkeurig de afstand bepalen en ook nog met meerdere tegelijk. Aangezien het in een auto zit zal het wel geen zeer zware rekenkracht vergen.

[BuG2FiX]

WvdWest schreef op 21 May 2003 @ 14:12:
Ik heb geen idee wat er voor wordt gebruikt maar die parkeer sensoren die tegenwoordig op auto's zitten kunnen vrij nauwkeurig de afstand bepalen en ook nog met meerdere tegelijk. Aangezien het in een auto zit zal het wel geen zeer zware rekenkracht vergen.

dit zijn sonar-achtige dingen (dus op basis van reflectie) die alleen afstand kunnen bepalen tot 'vaste' objecten. en aan de hand daarvan iets aansturen (een piepje oid). ze kunnen dus niet 'zien' wat voor object het is, alleen dat er iets staat (een paaltje of andere auto). in dit geval werkt dat dus niet.

[ Voor 5% gewijzigd door BuG2FiX op 21-05-2003 14:16 ]

[Punksmurf]

die parkeersensoren meten de afstand tussen de sensor en het dichtsbijzijnde object.. het is dus een zender en ontvanger in 1

hij zend het signaal en wacht tot het terugkomt.. stel dit is 1 seconde dan heeft het geluid 340 meter afgelegd, dus het object is 170 meter ver weg (ik denk dat hij die afstand niet eens detecteerd.. maar het gaat om het voorbeeld)

het principe ultrasoon is wel goed te gebruiken denk ik
dan plaatjs de dus 2 ultrasoon (us) zenders op de gun en 3 us ontvangers rond het beeld
je laat de zenders omstebeurt een puls uitzenden, je weet wanneer dit gebeurd en wanneer je hem ontvangt, met die tijd kan je de afstand uitrekenen

andersom is wellicht handiger (ontvanger op gun, zender op tv) dan moet je als je 1 gun gebruikt 3 pulsjes geven om te meten (je hebt immers 3 zenders) dat gaat dus wel iets langzamer, maar als je 2 guns wil gebruiken geef je nog steeds 3 pulsjes af terwijl dat er anders 4 zouden moeten zijn. de sensoren lees je immers allemaal tegelijk af.

ik denk dat dit technisch wel goed haalbaar is, alleen zul je vooral flink moeten buffelen op de drivers voor dat spul

[BuG2FiX]

Er is ook een systeem dat werkt als een Wacom tablet:

een lichtdoorlatende plaat met een raster staat voor het beeld. je kunt daar dan op schieten met een gun waar een spoel in zit. Door het drukken van de knop gaat er een stroom door de spoel lopen. De inductie stroom (verstoring) die dan opgewekt wordt in het veld van het scherm is te meten, de plaats is te bepalen door simpelweg de banen van het raster waar de 'verstoring' zit uit te lezen.

ik zat trouwens te denken, ik heb ook ooit een project gedaan met motion-tracking. dat zou ook moeten kunnen werken als je drie referentiepunten kunt meten (bijvoorbeeld felle stippen op de gun). maar precies zal het wel niet zijn.

[Punksmurf]

dan moet je meten met een camera, x/y locatie kan je vrij gemakkelijk tracken en aan de grootte van de stip kan je de afstand aflezen
aan 2 stippen heb je dan voldoende

alleen heb je dan een hoge resolutie camera nodig, en een programma om het beeld te analyseren...
ook kan je de achterste stip waarschijnlijk slecht zien

en het staat lelijk, denk ik

[Sprite_tm]

What about: een webcam met een filter ervoor die alleen IR-licht doorlaat op het pistool en een IR-led (of 4, voor referentie) op de TV? Aan de hand van waar het IR-puntje in je webcambeeld staat zou je afaik best kunnen berekenen waar je gun heenwijst.

[RobIII]

Ik meen me (van heel lang geleden) te herinneren dat in dit boek best veel info stond over IR guns...



Zowieso een prachtig ding om te hebben. Heb het thuis liggen en kijk er ooit (vanwege nostalgische gevoelens ) nog door heen...

Ik wil vanavond wel eens kijken of er nog wat interessants in staat...

[ Voor 10% gewijzigd door RobIII op 21-05-2003 15:32 ]

[Anoniem: 84451]

Die parkeer censoren werken op ultrasoon geluid of op een magnetisch veld .....

[job]

hoe zit het dan met de snes?
die werkt anders dan de nes.

bij de snes heb je een gun met een ir-led, lijkt meer op een bazoeka, en een 1 ir-ontvanger die je op onder of naast je tv zet. bij het aanzetten van de snes eenvoudig calibreren door op het midden van de buls-eye te richten is genoeg.

[ Voor 3% gewijzigd door job op 21-05-2003 16:42 ]

[Tweak-Freak]

Deze gun werkt wel gewoon goed op TV

Ook met 2 guns tegelijk.

o USB plug and play setup, no drivers required
o Extreme accuracy
o Supports S-Video output from most video cards
o 3D Accelerator support
o Works on most TVs with S-Video or Composite Video-in connections
o PC monitor connection not affected
o 10-foot gun cable
o S-Video to composite adapter
o Dual gun support (when 2 TV Light Gun's are purchased)

Helaas werkt het nog steeds niet op lcd en plasmaschermen.

Link naar de site: http://www.act-labs.com/scripts/proddetails.asp?pid=132

[ari3]

Tweak-Freak schreef op 21 mei 2003 @ 19:53:
Deze gun werkt wel gewoon goed op TV.
Ook met 2 guns tegelijk.


[...]


Helaas werkt het nog steeds niet op lcd en plasmaschermen.

Link naar de site: http://www.act-labs.com/scripts/proddetails.asp?pid=132

Hij werkt ook niet op breedbeeld, progressive scan en 100Hz televisies. Het werkt gewoon niet met televisies die momenteel verkrijgbaar zijn. Het werkt slechts op oude 4:3 interlaced schermen

Ook flitst na ieder schot het scherm. En twee tegelijk gebruiken is misleidend: wanneer speler 1 vuurt en het scherm flitst dan kan speler 2 tijdens de flits zijn schot niet laten registreren. Gebeurt erg vaak. Sorry, maar het is gewoon niet bruikbaar, vooral vanwege de flits (die ze overigens heel slim vooral niet noemen op die site van Act-Labs) Vandaar dat ik een betere oplossing zoek.

[Guru Evi]

Heeft er al iemand gedacht aan het meten van de helling van de gun.
Dus je kalibreert eerst door te mikken & schieten op linksonder, dan linksboven, rechtsboven, rechtsonder en eventueel zelfs midden. Daarbij wordt telkens de maximale helling gemeten van de 4 hoeken en ook de helling van de gun in het midden. Dan kun je gewoon meten waar je gun op gericht is.

[ari3]

Guru Evi schreef op 21 mei 2003 @ 20:48:
Heeft er al iemand gedacht aan het meten van de helling van de gun.
Dus je kalibreert eerst door te mikken & schieten op linksonder, dan linksboven, rechtsboven, rechtsonder en eventueel zelfs midden. Daarbij wordt telkens de maximale helling gemeten van de 4 hoeken en ook de helling van de gun in het midden. Dan kun je gewoon meten waar je gun op gericht is.

Ja, dat bestaat. In de speelhal zijn er guns die vast gemonteerd zijn op een zgn. yoke. Dat is eigenlijk gewoon een soort analoge joystick.

Voor guns die je uit een holster pakt is deze techniek helaas niet bruikbaar.

[Anoniem: 2090]

Guru Evi schreef op 21 mei 2003 @ 20:48:
Heeft er al iemand gedacht aan het meten van de helling van de gun.
Dus je kalibreert eerst door te mikken & schieten op linksonder, dan linksboven, rechtsboven, rechtsonder en eventueel zelfs midden. Daarbij wordt telkens de maximale helling gemeten van de 4 hoeken en ook de helling van de gun in het midden. Dan kun je gewoon meten waar je gun op gericht is.

Leuk bedacht maar dan mag je na het calibreren niet meer van je plek bewegen. Dan kan je die gun of liever gezegd geweer op een tripod plaatsen

Als we steeds fantastischer meetmethode gaan verzinnen dan kan ik dat ook. Wat dacht je van een groot spoel dat een magnetischveld in je kamer opwekt zodat er sensoren in je gun de rotatie EN translatie ervan kan meten.