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En anglais
NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la version actualisée de l'article de même titre et du même auteur, paru dans les Techniques de l'ingénieur en 2014.
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’articleABSTRACT
This article presents an overview of the techniques and technologies used to capture and interact in a virtual environment. Sensors able to obtain a position or an orientation -or both- are presented. We present the sensors with regard to the used technology (mechanical, electromagnetic, optical or hybrid). A particular "low-cost" section is also presented as well as solutions for locating the body entirely. Finally, the different control interfaces solutions are presented.
Auteur(s)
-
Olivier HUGUES : Ingénieur de recherche - Secteur privé - Note de l'éditeur : Cet article est la version actualisée de l'article de même titre du même auteur, publié par les Techniques de l'ingénieur en 2014.
INTRODUCTION
L’objectif de cet article est 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 mais aussi en réalité mixte, ces informations sont utilisées pour connaître la position d’une partie du corps de l’utilisateur (tête, main…) ou son orientation, la position du corps dans son ensemble ou la position d’un solide, lui-même manipulé par l’utilisateur. La connaissance de la position et de l’orientation de ces éléments permettra ensuite 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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MOTS-CLÉS
Etat de l'art localisation et commande interaction en réalité virtuelle suivi de position pour la réalité virtuelle
KEYWORDS
state of art | tracking and control | interaction using virtual reality | tracking systems for virtual reality
VERSIONS
- Version archivée 1 de août 2007 par Philippe FUCHS
- Version archivée 2 de févr. 2014 par Olivier HUGUES
DOI (Digital Object Identifier)
CET ARTICLE SE TROUVE ÉGALEMENT DANS :
Accueil > Ressources documentaires > Technologies de l'information > Le traitement du signal et ses applications > Réalité virtuelle > Interfaces de localisation et de commande > Terminologie
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Conventions mathématiques
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1. Terminologie
1.1 Localisation spatio-temporelle
Les capteurs de localisation permettent d’obtenir la position spatiale, à un instant, d’un repère mobile dans l’espace, par rapport à un repère fixe, la référence. Plusieurs techniques existent, certaines ont l’avantage d’être plus robustes ou plus précises que d’autres, ou moins invasives pour l’utilisateur. L’objet de cet article et de présenter ces différentes techniques pour guider le lecteur dans son choix.
Le positionnement d’un repère mobile est parfaitement déterminé si le système permet de mesurer les six degrés de liberté du repère. Ces paramètres sont définis par la matrice de transformation géométrique entre ce repère mobile et le repère fixe de référence lié à l’environnement. Cette transformation est composée des paramètres de rotation et des paramètres de translations. Dans ce cas, on parle de la « pose » d’un repère. Cet article présente les systèmes permettant la détermination de la pose d’un repère dans un espace donné, par rapport à la référence dans cet espace.
En effet, la réalité virtuelle est un domaine qui met en œuvre, de façon systématique, ce type de technique afin de déterminer la pose d’objets réels dans l’espace. Mais concevoir et réaliser un capteur de localisation qui fournit en temps réel (à une fréquence supérieure à 100 Hz) des mesures très précises, sans contraintes d’exploitation et avec des techniques peu invasives est un véritable challenge.
Nous ne présentons dans cet article que les capteurs localisant un objet dans une zone restreinte, telle que l’espace environnant d’un ordinateur ou d’une pièce (quelques centimètres à quelques mètres carrés). Nous ne présentons donc pas les capteurs de navigation permettant la localisation terrestre, hors du domaine de la réalité virtuelle.
HAUT DE PAGE1.2 Interfaces de commande
Posées en général sur une table, les interfaces de commande classiques permettent à l’utilisateur de commander manuellement le déplacement d’un curseur grâce aux mouvements relatifs de l’interface par rapport à...
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Terminologie
BIBLIOGRAPHIE
-
(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, http://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00752227 (2012).
-
(3) - WANG (J.F.), CHI (V.), FUCHS (H.) - A real-time optical 3D tracker for HMD systems. - Computer graphics, n° 2, p. 24 (1990).
-
(4) - WANG (N.), PALJIC (A.), FUCHS (P.) - An evaluation of rendering and interactive methods for volumetric data exploration in virtual reality environments. - SPIE Visualization and Data Analysis (2012).
-
(5) - Direction de FUCHS (P.) - Le Traité de la Réalité Virtuelle. - Presse de l’École des Mines de Paris, troisième édition (2006).
- ...
VRPN : (Virtual-Reality Peripheral Network) est une bibliothèque qui permet d’interfacer tous type de dispositif physique (capteurs, interface de commande, manette, joystick…) avec le système de réalité virtuelle, le tout en réseau.
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QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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