Immersion - Vision 3D dans la RV.

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1 Cours RVS Master II IVA Immersion - Vision 3D dans la RV. Cours de Réalité Virtuelle et Simulation Master II - IVA A. Mebarki - Maître de Conférences Département d'informatique Faculté des Mathématiques & Informatique Université des Sciences et de la Technologie d'oran - Mohamed Boudiaf A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

2 Cours RVS Master II IVA Plan du cours 1 Introduction Immersion du regard 2 Les interfaces visuelles 3 Les interfaces à support xe Les écrans Les visiobureaux Les visiosalles 4 Les interfaces portables Les visiocasques Les vidéolunettes Les visiocasques semi-transparents A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

3 Introduction Introduction Outline 1 Introduction Immersion du regard 2 Les interfaces visuelles 3 Les interfaces à support xe Les écrans Les visiobureaux Les visiosalles 4 Les interfaces portables Les visiocasques Les vidéolunettes Les visiocasques semi-transparents A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

4 Introduction Introduction Introduction L'utilisation du sens visuel est presque toujours indispensable en réalité virtuelle ; Un dispositif RV n'exploitant pas la vision est extrêmement rare. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

5 Introduction Introduction Introduction Matériel informatique : puissances de calculs tempsr el images 3D de qualité ; Images photoréalistes avec des reets susamment proches de la réalité ; Autres interfaces visuelles qu'un simple écran monoscopique. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

6 Introduction Introduction Introduction L'interface idéale et universelle devrait avoir des caractéristiques métrologiques correspondant aux capacités maximales du système visuel humain pour bien exploiter ce canal sensoriel ; Cette interface doit orir quatre capacités : A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

7 Introduction Introduction Introduction Grands champs de vision : horizontaux et verticaux correspondant à ceux des yeux ; Vision stéréoscopique : dans tout le champ de vision binoculaire ; Haute résolution graphique ; Immersion du regard dans le monde virtuel : Capteur localisant l'orientation de l'opérateur. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

8 Introduction Immersion du regard Outline 1 Introduction Immersion du regard 2 Les interfaces visuelles 3 Les interfaces à support xe Les écrans Les visiobureaux Les visiosalles 4 Les interfaces portables Les visiocasques Les vidéolunettes Les visiocasques semi-transparents A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

9 Introduction Immersion du regard L'immersion du regard L'immersion du regard : l'utilisateur voit toujours la scène virtuelle, même s'il translate ou tourne sa tête (son regard) dans n'importe quelle direction. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

10 Introduction Immersion du regard L'immersion du regard En pratique, il y a deux types d'immersion du regard proposés : A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

11 Introduction Immersion du regard L'immersion du regard L'immersion totale du regard : Visiocasque, Visiocube à six faces ; La tête de l'observateur peut se translater et tourner dans toutes les directions. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

12 Introduction Immersion du regard L'immersion du regard L'immersion partielle concentrique : Écran (grande taille).. l'observateur peut regarder la scène virtuelle (ou l'objet) en translatant ou en tournant son regard sur plus ou moins 45 par rapport à la normale de l'écran. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

13 Introduction Immersion du regard L'immersion du regard L'immersion partielle concentrique : La transalation de la tête, parallèlement à l'écran, est aussi limitée, de l'ordre de la demi-largeur de l'écran. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

14 Les interfaces visuelles Les interfaces visuelles Outline 1 Introduction Immersion du regard 2 Les interfaces visuelles 3 Les interfaces à support xe Les écrans Les visiobureaux Les visiosalles 4 Les interfaces portables Les visiocasques Les vidéolunettes Les visiocasques semi-transparents A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

15 Les interfaces visuelles Les interfaces visuelles Les interfaces à support xe Les interfaces à support xe sans ou avec peu d'immersion du regard : Écran d'ordinateur monoscopique ou stéréoscopique ; Fenêtre immersive ; Visiobureau ou bureau immersif ; Visiosalle et visiocube. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

16 Les interfaces visuelles Les interfaces visuelles Les interfaces portables Les interfaces portables avec immersion totale du regard : Visiocasque ; Vidéolunette ; Visiocasque semi-transparent. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

17 Les interfaces à support xe Outline 1 Introduction Immersion du regard 2 Les interfaces visuelles 3 Les interfaces à support xe Les écrans Les visiobureaux Les visiosalles 4 Les interfaces portables Les visiocasques Les vidéolunettes Les visiocasques semi-transparents A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

18 Les interfaces à support xe Les écrans Ecrans d'ordinateur monoscopiques Un écran d'ordinateur classique (monoscopique) est souvent utilisé pour diérents domaines proches ou inclus à celui de la RV : Jeux vidéo, CAO, Téléopération et Télévirtualité. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

19 Les interfaces à support xe Les écrans Ecrans d'ordinateur monoscopiques A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

20 Les interfaces à support xe Les écrans Ecrans d'ordinateur stéréoscopiques L'objectif : fournir à chaque oeil une image diérente. Deux principes : On place près des yeux deux petits écrans (cas des visiocasques) ; On sépare techniquement les deux images achées sur un seul écran, celui-ci étant plus ou moins éloigné des yeux. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

21 Les interfaces à support xe Les écrans Ecrans d'ordinateur stéréoscopiques Le principe repose sur un dispositif technique permettant de séparer les images pour ne visualiser sur chaque oeil que l'image désirée ; La classication qui suit est donc fonction du lieu où se fait cette séparation et du type de dispositif employé. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

22 Les interfaces à support xe Les écrans Séparation au niveau de l'écran Écran autostéréoscopique avec illumination : L'écran est à deux plans : Un écran à cristaux liquides ; Juste derrière : des nes colonnes illuminées séparées entre elles par des zones sombres (une colonne de lumière pour deux colonnes de pixels de l'écran à cristaux liquides). A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

23 Les interfaces à support xe Les écrans Séparation au niveau de l'écran Écran autostéréoscopique avec illumination : Chaque colonne de lumière est espacée de telle façon qu'un observateur dans une bonne position voit celle-ci à travers la colonne paire de pixels avec son oeil gauche, et à travers la colonne impaire de pixels avec son oeil droit. Les pixels ne sont visibles dans ce dispositif que s'ils sont éclairés. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

24 Les interfaces à support xe Les écrans Écran autostéréoscopique avec illumination A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

25 Les interfaces à support xe Les écrans Écran autostéréoscopique à réseau lenticulaire L'écran est recouvert d'un réseau lenticulaire (un plan de lentilles demi-cylindriques d'axes parallèles aux colonnes de l'écran) ; Celles-ci ont des caractéristiques optiques qui impliquent que chaque oeil de l'utilisateur voit des colonnes diérentes de pixels, correspondant à deux images diérentes. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

26 Les interfaces à support xe Les écrans Écran autostéréoscopique à réseau lenticulaire Derrière chaque lentille cylindrique, on a pour chaque oeil 1, 2 ou 4 colonnes de pixels ; S'il y en a plusieurs, en déplaçant légèrement la tête, l'observateur voit la scène achée en continu sous diérents points de vue. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

27 Les interfaces à support xe Les écrans Écran autostéréoscopique à réseau lenticulaire écran g d lentilles cylindriques G D A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

28 Les interfaces à support xe Les écrans Écran autostéréoscopique à réseau lenticulaire écran g d lentilles cylindriques G D A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

29 Les interfaces à support xe Les écrans Écran autostéréoscopique à réseau lenticulaire écran g d lentilles cylindriques G D A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

30 Les interfaces à support xe Les écrans Écran autostéréoscopique à réseau lenticulaire écran d lentilles cylindriques D A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

31 Les interfaces à support xe Les écrans Écran autostéréoscopique à réseau lenticulaire écran g lentilles cylindriques G A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

32 Les interfaces à support xe Les écrans Séparation par des lunettes Séparation par diérenciation colorimétrique : Le procédé ancien et bien connu avec des lunettes bicolores (procédé anaglyphe) permet facilement de créer sur un écran une vision stéréoscopique ; Chaque oeil ne voit qu'une des deux images de couleur diérente, rouge et cyan (la couleur complémentaire du rouge), grâce à deux ltres sur la paire de lunettes. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

33 Les interfaces à support xe Les écrans Séparation par des lunettes A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

34 Les interfaces à support xe Les écrans Séparation par des lunettes Séparation par lunettes à obturateur électronique (lunettes actives) : Ces lunettes sont composées de deux écrans à cristaux liquides qui obturent alternativement 60 (ou 50) fois par seconde chaque oeil, pendant que le moniteur ache les images à la fréquence de 100 hertz. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

35 Les interfaces à support xe Les écrans Séparation par des lunettes A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

36 Les interfaces à support xe Les écrans Séparation par des lunettes Pour synchroniser les obturateurs avec l'achage du moniteur, deux procédés sont possibles : La synchronisation est transmise soit par un câble reliant les lunettes au moniteur (dispositif à faible coût pour PC). A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

37 Les interfaces à support xe Les écrans Séparation par des lunettes Pour synchroniser les obturateurs avec l'achage du moniteur, deux procédés sont possibles : Soit par des liaisons infrarouges (dispositif classique), solution plus souple d'emploi. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

38 Les interfaces à support xe Les écrans Séparation par des lunettes Séparation par lunettes polarisantes (lunettes passives) : Il y a deux techniques pour la polarisation au niveau de l'écran : A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

39 Les interfaces à support xe Les écrans Multiplexage temporel Devant le moniteur est placé un écran à cristaux liquides permettant une polarisation de la lumière diérente dans le temps pour chaque couple d'images stéréoscopiques. Avec des lunettes ayant deux ltres ne permettant que la transmission de l'image désirée pour chaque oeil, l'observateur voit les images en relief. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

40 Les interfaces à support xe Les écrans Multiplexage temporel A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

41 Les interfaces à support xe Les écrans Multiplexage spatial Alternativement une ligne sur deux de l'achage est polarisée diéremment ; Avec une paire de lunettes polarisante, chaque oeil ne voit qu'une ligne sur deux de l'écran correspondant à la bonne image stéréoscopique. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

42 Les interfaces à support xe Les écrans Multiplexage spatial A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

43 Les interfaces à support xe Les visiobureaux Visiobureau ou bureau immersif (90') Ce type d'interface permet d'acher sur une grande surface des images stéréoscopiques (de la grandeur d'un bureau ou d'une planche à dessin) ; Permettent à un ou plusieurs de visualiser des objets tridimensionnels. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

44 Les interfaces à support xe Les visiobureaux Visiobureau ou bureau immersif (90') Ce type d'interface permet d'acher sur une grande surface des images stéréoscopiques (de la grandeur d'un bureau ou d'une planche à dessin) ; fonctionnent comme les écrans stéréoscopiques avec séparation par lunettes, excepté que l'image est projetée sur un écran par rétroprojecteur et éventuellement via un ou deux miroirs. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

45 Les interfaces à support xe Les visiobureaux Visiobureau ou bureau immersif (90') A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

46 Les interfaces à support xe Les visiobureaux Visiobureau ou bureau immersif (90') A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

47 Les interfaces à support xe Les visiosalles VisioSalles Interfaces visuelles à taille humaine - VisioSalles (Salle immersive) et visiocubes. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

48 Les interfaces portables Outline 1 Introduction Immersion du regard 2 Les interfaces visuelles 3 Les interfaces à support xe Les écrans Les visiobureaux Les visiosalles 4 Les interfaces portables Les visiocasques Les vidéolunettes Les visiocasques semi-transparents A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

49 Les interfaces portables Les visiocasques Visiocasques Le visiocasque doit présenter quatre fonctionnalités principales : un grand champ visuel ; une immersion du regard ; une vision stéréoscopique ; une résolution élevée. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

50 Les interfaces portables Les visiocasques Visiocasques A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

51 Les interfaces portables Les visiocasques Immersion I. Immersion du regard A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

52 Les interfaces portables Les visiocasques Immersion I. Immersion du regard Ecran + Optique + Traqueurs légers et portables A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

53 Les interfaces portables Les visiocasques Immersion I. Immersion du regard Ecran + Optique + Traqueurs légers et portables II. Stéréovision A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

54 Les interfaces portables Les visiocasques Immersion I. Immersion du regard Ecran + Optique + Traqueurs légers et portables II. Stéréovision 2 mini-écrans images stéréo 100% A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

55 Les interfaces portables Les visiocasques Immersion I. Immersion du regard Ecran + Optique + Traqueurs légers et portables II. Stéréovision 2 mini-écrans images stéréo 100% III. Grande résolution à fréquence élevée A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

56 Les interfaces portables Les visiocasques Immersion I. Immersion du regard Ecran + Optique + Traqueurs légers et portables II. Stéréovision 2 mini-écrans images stéréo 100% III. Grande résolution à fréquence élevée Grande densité pixels / surfaces A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

57 Les interfaces portables Les visiocasques Immersion I. Immersion du regard Ecran + Optique + Traqueurs légers et portables II. Stéréovision 2 mini-écrans images stéréo 100% III. Grande résolution à fréquence élevée Grande densité pixels / surfaces IV. Champ visuel Total A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

58 Les interfaces portables Les visiocasques Immersion I. Immersion du regard Ecran + Optique + Traqueurs légers et portables II. Stéréovision 2 mini-écrans images stéréo 100% III. Grande résolution à fréquence élevée Grande densité pixels / surfaces IV. Champ visuel Total Mini écrans à grande étendue (ou plusieurs écrans) + optique grand angle A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

59 Les interfaces portables Les visiocasques Visiocasque CRT A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

60 Les interfaces portables Les visiocasques Visiocasque LCD A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

61 Les interfaces portables Les vidéolunettes Vidéolunettes Sont des interfaces visuelles légèrement diérentes des visiocasques ; Permettent de voir les images virtuelles tout en n'étant pas totalement coupé du monde extérieur ; L'utilisateur perçoit des images sur un écran virtuel, ottant dans l'air, avec une immersion visuelle. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

62 Les interfaces portables Les vidéolunettes Vidéolunettes Deux types de vidéolunettes sont proposées : Dans le premier cas, le champ de vision n'est pas entièrement obstrué par le dispositif optique et l'observateur peut voir sur le côté son environnement extérieur ; Dans l'autre cas, les lunettes ne disposent que d'un seul écran. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

63 Les interfaces portables Les vidéolunettes Vidéolunettes A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

64 Les interfaces portables Les visiocasques semi-transparents Visiocasque à dispositifs semi transparents Des visiocasques à écrans cathodiques qui permettent de superposer à la vision du monde réel des images de synthèse (See-throughHMD ou Visuel de casque) ; Ceuxci, ont été conçus pour certaines applications, comme l'achage simultané des tableaux de bord et de la vue extérieure pour les pilotes d'avion. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

65 Les interfaces portables Les visiocasques semi-transparents Visiocasque à dispositifs semi transparents L'interface repose sur un écran semi-rééchissant sur lequel est envoyé une ou plusieurs images qui se superposent à la vision humaine classique ; Utilisé dans les avions de chasse sous la forme d'un petit écran inclinée sur lequel sont projetées les informations nécessaires au pilotage. A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

66 Les interfaces portables Les visiocasques semi-transparents Visiocasque à dispositifs semi transparents Voiture Futur : le pare-brise servira d'écran réecteur : les informations de vitesse, compte-tours, guidage du véhicule... A. Mebarki () La visiondans la RV / 66

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