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RÉSUMÉ
Cet article présente un tour d'horizon des techniques et des technologies utilisées pour capter et interagir en environnement virtuel. Sont présentés les différents capteurs capables d'obtenir, soit une position, soit une orientation, soit les deux combinés. Après un rappel mathématique de manipulation des données issues des capteurs, sont décrits les capteurs selon la technologie utilisée (mécanique, électromagnétique, optique ou hybride). Les capteurs bas coût sont aussi présentés, ainsi que les solutions de localisation du corps dans son ensemble, avant de terminer avec les différentes solutions d'interfaces de commandes.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Olivier HUGUES : Enseignant-chercheur - École Mines Paris Tech, équipe « Réalité virtuelle et réalité augmentée », Centre de Robotique
INTRODUCTION
L'objectif est ici de présenter un état de l'art des techniques et technologies mises en œuvre pour obtenir la position et/ou l'orientation, en temps réel, d'un objet dans un espace donné.
Dans le domaine de la réalité virtuelle, ces informations sont utilisées pour connaître la position et l'orientation :
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d'une partie du corps de l'utilisateur (tête, main...) ;
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du corps dans son ensemble ;
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d'un solide, lui-même manipulé par l'utilisateur.
La connaissance de la position et de l'orientation de ces éléments permettra ensuite, par exemple, d'adapter le comportement du système, ou la position des entités virtuelles entre elles, en fonction des positions respectives des objets suivis.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de août 2007 par Philippe FUCHS
- Version courante de mars 2021 par Olivier HUGUES
DOI (Digital Object Identifier)
CET ARTICLE SE TROUVE ÉGALEMENT DANS :
Accueil > Ressources documentaires > Archives > [Archives] Traitement du signal et ses applications > Interfaces de localisation et de commande > Interfaces de commande
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4. Interfaces de commande
Nous pouvons définir une souris 3D par une interface ne permettant à l'utilisateur que de commander trois translations perpendiculaires et trois rotations perpendiculaires dans l'espace. Comme nous l'avons déjà indiqué, signalons qu'un capteur peut faire la même chose, mais une souris 3D ne peut pas mesurer la localisation absolue de la main. À l'avantage des souris 3D, il est plus facile techniquement de les réaliser en utilisant les mouvements volontaires de la main. La conséquence en est généralement un prix d'achat relativement faible par rapport aux capteurs de localisation.
Rappelons que, s'il n'est pas trop difficile de « translater » tout objet virtuel (curseur, pièce, etc.) dans n'importe quelle direction à partir des trois commandes de translation, l'orientation du curseur est délicate.
En effet, les rotations suivant trois axes perpendiculaires ne sont pas des opérations géométriques commutatives. L'orientation d'un objet virtuel dans une direction souhaitée (et non au hasard) ne peut être réalisée que par des habitués de ce type d'interface, tels que les techniciens et les ingénieurs en conception assistée par ordinateur.
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Manette ou boule
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Les souris 3D peuvent fonctionner suivant le principe d'une manette 2D (joysticks) à laquelle on peut appliquer une force verticale complémentaire pour la troisième dimension. Dans ce cas, on ne maîtrise que les trois degrés de liberté en translation.
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Un autre principe voisin est basé sur la manipulation d'une boule (figure 9) « Space Ball » sur laquelle on applique manuellement des forces et des couples qui sont mesurés. Ces efforts variables commandent proportionnellement les vitesses de rotation et de translation de l'objet affiché à l'écran. La figure 9 illustre une souris 3D de la société Gyration. La position du curseur à l'écran est mue en fonction des mouvements appliqués à la souris, dans les trois dimensions.
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Approche hybride
Arrivée en 2004, initialement pour le grand public, le dispositif est d'abord dédié à une console de jeu vidéo, dont la particularité n'était pas de chercher à être la plus puissante, mais qui voulait offrir une nouvelle expérience de jeu en termes d'interaction : la Nintendo Wii.
C'est...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - LUMBROSO (H.) - Mécanique du point : 114 problèmes résolus. - 1re année MPSI.PCSI.PTSI, Dunod (1998).
-
(2) - CLAY (A.), COUTURE (N.), NIGAY (L.), DE LA RIVIÈRE (J.-B.), MARTIN (J.-C.), COURGEON (M.), DESAINTE-CATHERINE (M.), ORVAIN (E.), GIRONDEL (V.), DOMENGER (G.) - Interactions and systems for augmenting a live dance performance. - ISMAR, IEEE Computer Society (2012) http://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00752227
-
(3) - WANG (J.F.), CHI (V.), FUCHS (H.) - A real-time optical 3D tracker for HMD systems. - Computer graphics, no 2, p. 24 (1990).
-
(4) - WANG, PALJIC (A.), FUCHS (Ph.) - An evaluation of rendering and interactive methods for volumetric data exploration in virtual reality environments. - SPIE Visualization and Data Analysis, 23, 25 janv. 2012.
-
(5) - FUCHS (Ph.) - Le Traité de la réalité virtuelle. - Presse de l'École des Mines de Paris, 3e édition, mars 2006.
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
• VRPN : (Virtual-Reality Peripheral Network ) : bibliothèque qui permet d'interfacer tous types de dispositifs physiques (capteurs, interface de commande, manette, joystick...) avec le système de réalité virtuelle, le tout en réseau http://www.cs.unc.edu
• MidleVR : ce logiciel permet de faire le lien entre le matériel utilisé en réalité virtuelle (les différentes interfaces et capteurs) et le moteur de rendu temps réel Unity3D, assez utilisé dans ce domaine http://www.imin-vr.com
HAUT DE PAGE
• ART GmbH http://www.ar-tracking.de
• Ascension Technology Corp. http://www.ascension-tech.com
• Effet Kinect http://www.xbox.com
• Fifth Dimension Technologies http://www.fifthdimensiontech.com
• Gyration http://www.gyration.com
• InterSence...
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