Brevet FR3025622A1 — publié le 20160311

Procédé d'affichage d'une vue virtuelle sur un écran d'affichage d'un dispositif d'affichage électronique nomade et de déplacement dans une installation d'environnement virtuel La présente invention concerne les procédés d'affichage et de réglage de l'orientation d'une image ou vue virtuelle, par exemple une cartographie ou une image d'un jeu vidéo ou toute image, utilisés sur tout moyen d'affichage de la vue virtuelle, tel qu'un dispositif d'affichage électronique nomade, par exemple un téléphone portable ou une tablette numérique. La présente invention concerne également les procédés d'affichage d'une vue virtuelle dans un environnement virtuel, tel qu'une installation d'environnement virtuelle. L'avènement de la réalité virtuelle avec notamment l'arrivée à maturité de techniques de rendu réaliste et des dispositifs immersifs a rendu possible l'usage en entreprise de la visualisation de contenus en trois dimensions et la navigation dans des mondes virtuels. L'intérêt de cette technologie est de visualiser des objets qui n'existent pas dans le monde réel. On entend par réalité virtuelle la simulation informatique interactive immersive visuelle, sonore et/ou haptique d'environnements réels ou imaginaires. Le but de la réalité virtuelle est de permettre à un utilisateur une activité sensori-motrice et cognitive dans un monde artificiel, créé numériquement. A titre d'exemple non limitatif, les industries automobiles font appel aux techniques de réalité virtuelle afin de tester des produits qui sont à l'état de prototypes virtuels. Ainsi, il est possible d'utiliser une maquette numérique virtuelle d'un véhicule automobile permettant d'éviter la fabrication longue et coûteuse d'un prototype physique qui 3025622 2 en plus ne transmet que l'information de la forme. Les prototypes virtuels de véhicules automobiles permettent de visualiser non seulement la forme, mais également les matériaux utilisés et le comportement du véhicule sur la route. 5 Grâce à ces techniques de réalité virtuelle, il est également possible de visualiser des produits de grandes dimensions, tels que par exemple, un bâtiment, et d'explorer l'intérieur du produit pour en déceler les défauts. Toutefois, plus l'environnement est vaste, plus la navigation 10 virtuelle dans cet environnement est difficile. Il est donc nécessaire de fournir à l'utilisateur un moyen efficace afin de se repérer et de se déplacer de manière aisée dans cet environnement, et notamment pouvoir déplacer son point de vue. Il existe de nos jours des installations immersives sphériques 15 ou cubiques constituées d'écrans de rétroprojection ou de projection directe stéréoscopiques et synchronisés dans lesquelles l'utilisateur est immergé dans une pièce où les murs, plafond et sol sont des images projetées qui constituent un environnement géométriquement cohérent. Toutefois, les mouvements perçus visuellement par l'utilisateur 20 entrent en conflit avec les mouvements perçus par le système vestibulaire de l'utilisateur, soulevant ainsi des problèmes de mal du simulateur, par exemple lors d'une translation ou d'une rotation du point de vue. Il est de plus long et fastidieux d'effectuer de grandes 25 distances dans un environnement virtuel avec les moyens existants, notamment la visite virtuelle d'une ville. La présente invention a pour objectif d'améliorer les procédés d'affichage d'une image virtuelle en proposant un moyen intuitif permettant de se repérer et de se déplacer dans un environnement 30 immersif de manière efficace, confortable et sans gène visuo- vestibulaire. De plus, il peut être nécessaire d'explorer des zones éloignées afin de se positionner au plus près de l'objet à observer. 3025622 3 L'invention a donc également pour objectif de fournir un moyen intuitif pour passer d'une image virtuelle en deux dimensions à une image virtuelle en trois dimensions. L'invention propose un procédé d'affichage d'une vue virtuelle 5 sur un écran d'affichage d'un dispositif d'affichage électronique nomade tenu par un utilisateur et dans une installation d'environnement virtuel dans laquelle est projetée la vue virtuelle, ledit dispositif d'affichage électronique nomade comprenant un dispositif de détection de la position angulaire du dispositif 10 d'affichage par rapport à un axe sensiblement vertical par rapport au sol passant par le centre de gravité du dispositif d'affichage. On règle l'orientation de la vue virtuelle affichée sur l'écran et la distance entre le dispositif d'affichage électronique et un point d'intérêt prédéterminé en fonction de la position angulaire du 15 dispositif d'affichage. La vue virtuelle projetée dans l'installation est mise à jour en fonction de la position de l'utilisateur affichée sur l'écran d'affichage du dispositif électronique nomade. Ainsi, en faisant varier la position angulaire du dispositif d'affichage électronique nomade, c'est à dire l'angle entre l'axe 20 perpendiculaire au dispositif d'affichage électronique et l'axe vertical passant par son centre de gravité, on règle l'orientation de la vue virtuelle affichée sur le dispositif électronique nomade ainsi que la distance entre le dispositif d'affichage électronique et le point d'intérêt. En d'autres termes, on fait évoluer la vue allocentrique en 25 deux dimensions vers une vue egocentrique en trois dimensions de manière fluide, sans à-coups, afin de fournir une transition continue entre les vues. L'utilisation du passage d'une vue en deux dimensions sur l'écran d'affichage à une vue en trois dimensions permet d'explorer des zones éloignées et de se positionner au plus près de 30 l'objet à observer, afin de recadrer le contour de l'installation d'environnement virtuel autour de l'utilisateur. 3025622 4 On notera qu'un tel procédé d'affichage peut être utilisé pour afficher toute image, par exemple, lors d'une application de jeux vidéo ou d'un prototype de véhicule automobile. Avantageusement, la position de l'utilisateur sur l'écran 5 d'affichage est déterminée par un geste tactile sur l'écran d'affichage, puis peut être confirmée par l'appui sur un bouton du dispositif d'affichage afin de lancer la projection de l'image virtuelle dans l'installation d'environnement virtuel. Dans un mode de réalisation, le procédé d'affichage comprend 10 une étape de réglage de la vue projetée dans l'installation en fonction de la position de l'utilisateur à l'intérieur de l'installation. Dans un mode de réalisation, le procédé d'affichage comprend une étape de réglage de la vue projetée dans l'installation en fonction de la position du contour de l'installation illustrée sur l'écran 15 d' affichage. Dans un mode de réalisation, le procédé d'affichage comprend une étape de mesure par le dispositif de détection de la position angulaire, de l'angle formé entre une droite, perpendiculaire au dispositif d'affichage et passant par son centre de gravité et la droite 20 et au moins une étape de comparaison de l'angle avec au moins une valeur de seuil. Dans un mode de réalisation, on paramètre une valeur de calibrage des valeurs de seuil. La valeur de calibrage peut être par exemple de 30°. Ainsi, la transition entre les vues virtuelles s'applique 25 même lorsque le dispositif d'affichage électronique ne se trouve pas précisément dans la position angulaire définie par la valeur de seuil. Dans un mode de réalisation, lorsque l'angle entre les deux droites définies ci-dessus est inférieur ou égal à une première valeur de seuil augmentée de la valeur de calibrage, on oriente l'angle de la 30 vue virtuelle vers une vue en deux dimensions et on éloigne le dispositif d'affichage du point d'intérêt. Lorsque l'angle entre les deux droites définies ci-dessus est supérieur à la première valeur de seuil augmentée de la valeur de calibrage, on procède à une deuxième 3025622 5 étape de comparaison de l'angle entre les deux droites avec une deuxième valeur de seuil, en tenant compte de la valeur de calibrage. Dans un mode de réalisation, lorsque l'angle entre les deux droites définies ci-dessus est inférieur à la deuxième valeur de seuil 5 diminuée de la valeur de calibrage, on oriente l'angle de la vue virtuelle proportionnellement à la position angulaire du dispositif d'affichage et on rapproche le dispositif d'affichage du point d'intérêt. Lorsque l'angle entre les deux droites définies ci-dessus est supérieur ou égal à la deuxième valeur de seuil diminuée de la valeur de 10 calibrage, on oriente l'angle de la vue virtuelle vers une vue en trois dimensions et on centre le dispositif d'affichage sur le point d'intérêt. La première valeur de seuil est, par exemple, égale à 0°, la deuxième valeur de seuil est, par exemple, égale à 90° et la valeur de calibrage est, par exemple, comprise entre 0° et 30°. 15 Le dispositif de détection de la position angulaire peut être un capteur gyroscopique ou un accéléromètre. Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un dispositif d'affichage électronique nomade comprenant au moins un écran d'affichage d'une vue virtuelle, un dispositif de détection de la 20 position angulaire du dispositif d'affichage par rapport à un axe sensiblement vertical par rapport au sol passant par le centre de gravité du dispositif d'affichage, des moyens de communication avec une installation immersive dans un environnement virtuel et un système de traitement de l'affichage mettant en oeuvre le procédé 25 d'affichage tel que décrit précédemment. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : 30 -la figure 1 illustre un dispositif d'affichage comprenant le procédé d'affichage selon l'invention ; 3025622 6 - les figures 2A et 2B représentent respectivement le dispositif d'affichage dans une première position angulaire et l'installation d'environnement virtuel ; - les figures 3A et 3B représentent respectivement le dispositif 5 d'affichage dans une première position angulaire et la vue virtuelle correspondante perçue par l'utilisateur ; - les figures 4A et 4B représentent respectivement le dispositif d'affichage dans une deuxième position angulaire et la vue virtuelle correspondante perçue par l'utilisateur ; 10 - les figures 5A et 5B représentent respectivement le dispositif d'affichage dans une troisième position angulaire et la vue virtuelle correspondante perçue par l'utilisateur ; et - la figure 6 illustre, de manière schématique, les étapes du procédé d'affichage selon l'invention. 15 Le procédé d'affichage d'une image ou vue virtuelle, illustré à la figure 6, est destiné à être intégré dans un dispositif d'affichage électronique nomade 1 illustré schématiquement sur la figure 1. On entend par dispositif d'affichage électronique nomade, un téléphone portable, une tablette numérique, une ardoise électronique, ou plus 20 généralement tous les objets électroniques comportant une surface destinée à être vue, lue, consultée ou modifiée par un utilisateur. De manière générale, au moins une zone de la surface du dispositif d'affichage électronique nomade comporte un écran et/ou un pavé tactile destiné à être touché du doigt ou par un stylet adapté à cet effet 25 par l'utilisateur. La surface peut également comporter des boutons ou analogues destinés à être touchés ou manipulés par l'utilisateur. Tel qu'illustré sur la figure 2, le dispositif d'affichage électronique nomade 1 comprend un dispositif 2 de détection de la position angulaire a du dispositif d'affichage 1 par rapport à un axe 30 sensiblement vertical par rapport au sol passant par le centre de gravité du dispositif d'affichage 1. Le dispositif 2 de détection de la position angulaire peut être, par exemple, un capteur gyroscopique ou un accéléromètre. 3025622 7 Le dispositif d'affichage électronique 1 comprend un système de traitement de l'affichage 3 mettant en oeuvre le procédé d'affichage illustré sur la figure 6 et communiquant avec un écran d'affichage 4 et un moyen 5 de stockage des informations fournies par le système de 5 traitement de l'affichage 3. Le dispositif d'affichage électronique 1 comprend en outre des moyens de communication 6 avec une installation 10 immersive dans un environnement virtuel, visible en détails sur la figure 2B. On entend par installation immersive dans un environnement 10 virtuel, une pièce, de forme générale sphérique ou cubique, constituée d'au moins trois murs, comprenant des écrans de rétroprojection ou de projection directe stéréoscopiques et synchronisés dans lesquelles l'utilisateur est immergé dans une pièce. Ainsi, grâce au dispositif d'affichage électronique nomade 1, 15 on peut contrôler à la fois la vue virtuelle affichée à l'écran 4 du dispositif d'affichage électronique nomade 1 et l'environnement virtuel dans l'installation 10. Tel qu'illustré sur la figure 1, un système de capteur de position 7 de l'utilisateur, notamment du dispositif d'affichage 1, est 20 utilisé afin de recalculer la perspective en temps réel et respecter ainsi le point de vue de l'utilisateur dans l'installation 10 immersive dans un environnement virtuel. Le dispositif d'affichage électronique 1 comprend en outre un système 8 de mise à jour de la position souhaitée P de l'avatar de 25 l'utilisateur sur l'écran d'affichage 4 du dispositif nomade 1 et ainsi adapter la vue virtuelle dans l'installation 10 immersive. Sur la figure 2A est représenté le dispositif d'affichage électronique 1, disposé dans une position sensiblement horizontale par rapport au sol, afin de visualiser une vue virtuelle 4a plane en deux 30 dimensions. La vue virtuelle 4a visible sur l'écran d'affichage 4 illustre, par une flèche, la position souhaitée P de l'avatar de l'utilisateur, le champ de vision C visible par l'utilisateur U, l'objet O que 3025622 8 l'utilisateur souhaite visualiser et l'image de l'installation 10 immersive, représentée ici en pointillés. La figure 2B illustre l'installation 10 immersive dans un environnement virtuel comprenant trois murs 11, un sol 12 et un 5 plafond 13. L'utilisateur U, représenté de manière très schématique, tient un dispositif d'affichage électronique nomade 1 entre ses mains et visualise l'objet O projeté de manière holographique dans l'installation 10. L'utilisateur est donc entouré par un environnement virtuel projeté dans l'installation 10. 10 Par gestes tactiles, l'utilisateur U peut déplacer sa position P virtuelle et/ou l'image de l'installation 10 directement sur l'écran 4 et la confirmer par exemple par un appui sur un bouton 9, et la vue virtuelle dans l'installation 10 s'adaptera en fonction. L'installation comprend un système de repérage (« tracking » 15 en termes anglo-saxons) optique 14 communiquant avec le système de capteur de position 7 du dispositif d'affichage 1. Ainsi, lorsque l'utilisateur U se déplace physiquement dans l'installation 10 ou change son point de vue, l'image virtuelle projetée dans l'installation 10 est ajustée. Le système de repérage optique 14 comprend, à titre 20 d'exemple non limitatif, un ensemble de caméras infra-rouge qui observent l'intérieur de l'installation 10. Le passage d'une vue virtuelle en deux dimensions sur l'écran d'affichage 4 à une vue en trois dimensions est détaillé en référence aux figures 3 à 5. 25 Sur la figure 3A est représenté le dispositif d'affichage électronique 1 de centre de gravité G, un premier axe a, perpendiculaire au dispositif d'affichage 1 et passant par son centre de gravité G et un deuxième axe A vertical passant également par le centre de gravité G. L'angle a est l'angle que forme la première droite 30 a par rapport à la deuxième droite A. Tel qu'illustré sur la figure 3A, l'angle a est de 30°. A titre d'exemple, si l'on prend une première valeur de seuil 51 de 0° et une valeur de calibrage Cal de 30°, l'angle a étant égal à la valeur de seuil 3025622 9 Si augmentée de la valeur de calibrage, soit a = Si + Cal, la vue cartographique virtuelle, représentée sur la figure 3B est en deux dimensions, c'est-à-dire une vue en plan parallèle à un plan horizontal. De manière générale, lorsque le dispositif d'affichage 1 est 5 positionné dans un plan sensiblement horizontal par rapport au sol, la vue cartographique virtuelle est affichée en deux dimensions. En d'autres termes, l'angle entre la caméra virtuelle et le plan horizontal est égal à 0°. La valeur Cal de calibrage permet de bénéficier d'un affichage en deux dimensions lorsque le dispositif d'affichage 1 est 10 positionné dans un plan plus ou moins horizontal, c'est-à-dire compris, par exemple, entre 0° et 30°. Tel qu'illustré sur la figure 4A, l'angle a est de 45°. A titre d'exemple, si l'on prend une première valeur de seuil Si de 0°, une deuxième valeur de seuil S2 de 90° et une valeur de calibrage Cal de 15 30°, l'angle a étant supérieur à la première valeur de seuil Si augmentée de la valeur de calibrage et inférieur à la deuxième valeur de seuil S2 diminuée de la valeur de calibrage, soit Si + Cal 51 + Cal, le procédé d'affichage procède à une étape 50 de comparaison de l'angle a avec 20 une deuxième valeur de seuil S2, en tenant compte de la valeur Cal de calibrage. A titre d'exemple, la deuxième valeur de seuil S2 peut être fixée à 90° et la valeur de calibrage Cal peut être fixée à 30°. Ainsi, si l'angle a est inférieur à la deuxième valeur de seuil S2 diminuée de la valeur de calibrage Cal, soit a S2 - Cal, le procédé d'affichage procède à une étape 71 de diminution de la distance d entre la caméra virtuelle du dispositif d'affichage 1 et le point 5 d'intérêt P déterminé proportionnellement à la valeur de l'angle a et à une étape 72 d'augmentation de l'angle de la vue virtuelle jusqu'à atteindre une vue en trois dimensions. En d'autres termes, la vue virtuelle affichée à l'écran 6 du dispositif d'affichage électronique 1 est une vue en trois dimensions et le point d'intérêt P se trouve au 10 niveau de la caméra virtuelle du dispositif d'affichage électronique 1. Une étape de vérification 80 de la position de l'utilisateur à l'intérieur de l'installation 10 et de la position souhaitée sur l'image virtuelle 4a sur l'écran d'affichage 4 permet de recadrer la vue projetée dans l'installation 10. 15 En cas de changement de position, un fondu blanc est projeté dans l'installation 10 afin de ne pas le rendre trop désorientant et d'éviter le mal du simulateur. On notera que la confirmation de la position par appui sur le bouton 9 n'est pas nécessaire. En effet, une fois que la position 20 souhaitée est déterminée, la transition entre la vue en deux dimensions et la vue en trois dimensions s'opère pour obtenir une vue immersive. Lorsque l'on appuie sur le bouton 9, une téléportation de l'image virtuelle de l'objet dans l'installation immersive 10 a lieu. Grace à l'invention, on dispose, sur l'écran d'affichage du 25 dispositif d'affichage nomade, d'une vue cartographique allocentrique en deux dimensions lorsque le dispositif d'affichage électronique nomade est positionné dans un plan sensiblement horizontal par rapport au sol et d'une vue cartographique qui s'incline progressivement en fonction de l'angle entre le dispositif d'affichage 30 électronique nomade et le plan vertical pour arriver à une vue cartographique égocentrique en trois dimensions lorsque l'angle entre le dispositif d'affichage électronique nomade et le plan vertical horizontal est sensiblement égal à 90°. Le procédé d'affichage selon 3025622 13 l'invention peut, en fonction de la position angulaire du dispositif d'affichage électronique, c'est à dire de l'angle entre l'axe perpendiculaire au dispositif d'affichage électronique et l'axe vertical passant par son centre de gravité, régler l'orientation de la vue de la 5 caméra virtuelle affichée ainsi que la distance entre le dispositif d'affichage électronique et le point d'intérêt. De plus, grâce à l'invention, il est possible de se repérer et de se déplacer dans un environnement virtuel, notamment dans l'installation d'environnement virtuel, de manière intuitive, efficace, 10 confortable et sans gêne visu-vestibulaire, à l'aide d'un dispositif d'affichage électronique nomade. REVENDICATIONS1. Procédé d'affichage d'une vue virtuelle sur un écran d'affichage (4) d'un dispositif d'affichage électronique nomade (1) tenu par un utilisateur (U) et dans une installation d'environnement virtuel (10) dans laquelle est projetée la vue virtuelle, ledit dispositif d'affichage électronique nomade comprenant un dispositif (2) de détection de la position angulaire (a) du dispositif d'affichage (1) par rapport à un axe sensiblement vertical (A) par rapport au sol passant par le centre de gravité (G) du dispositif d'affichage (1), caractérisé en ce que l'on règle l'orientation de la vue virtuelle affichée sur l'écran (4) et la distance entre le dispositif d'affichage électronique (1) et un point d'intérêt prédéterminé (I) en fonction de la position angulaire (a) du dispositif d'affichage (1) et en ce que la vue virtuelle projetée dans l'installation (10) est mise à jour en fonction de la position (P) de l'utilisateur (U) affichée sur l'écran d'affichage (4) du dispositif électronique nomade (1). 2. Procédé d'affichage selon la revendication 1, dans lequel la position (P) de l'utilisateur (U) sur l'écran d'affichage (4) est déterminée par un geste tactile sur l'écran d'affichage (4). 3. Procédé d'affichage selon la revendication 2, dans lequel la position (P) de l'utilisateur (U) sur l'écran d'affichage (4) est confirmée par l'appui sur un bouton (9) du dispositif d'affichage (1). 4. Procédé d' affichage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant une étape de réglage de la vue projetée dans l'installation (10) en fonction de la position (P) de l'utilisateur à l'intérieur de l'installation (10). 5. Procédé d'affichage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant une étape de réglage de la vue projetée dans l'installation (10) en fonction de la position du contour de l'installation (10) illustrée sur l'écran d'affichage (4). 6. Procédé d'affichage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant une étape (26) de mesure par le 3025622 15 dispositif (2) de détection de la position angulaire, de l'angle (a) formé entre une droite (a), perpendiculaire au dispositif d'affichage (1) et passant par son centre de gravité (G) et la droite (A) et au moins une étape de comparaison (30, 50) de l'angle (a) avec au moins une 5 valeur de seuil (Si). 7. Procédé d'affichage selon la revendication 6, dans lequel on paramètre une valeur (Cal) de calibrage des valeurs de seuil (Si). 8. Procédé d'affichage selon la revendication 7, dans lequel lorsque l'angle (a) est inférieur ou égal à une première valeur de seuil 10 (51) augmentée de la valeur de calibrage (Cal), on oriente l'angle de la vue virtuelle sur l'écran d'affichage (4) vers une vue en deux dimensions et on éloigne le dispositif d'affichage (1) du point d'intérêt (I), et dans lequel lorsque l'angle (a) est supérieur à la première valeur de seuil (51) augmentée de la valeur de calibrage 15 (Cal), on procède à une deuxième étape (50) de comparaison de l'angle (a) avec une deuxième valeur de seuil (S2), en tenant compte de la valeur (Cal) de calibrage. 9. Procédé d'affichage selon la revendication 8, dans lequel lorsque l'angle (a) est inférieur à la deuxième valeur de seuil (S2) 20 diminuée de la valeur de calibrage (Cal), on oriente l'angle de la vue virtuelle proportionnellement à la position angulaire (a) du dispositif d'affichage (1) et on rapproche le dispositif d'affichage (1) du point d'intérêt (I). 10. Procédé d'affichage selon la revendication 8 ou 9, dans 25 lequel, lorsque l'angle (a) est supérieur ou égal à la deuxième valeur de seuil (S2) diminuée de la valeur de calibrage (Cal), on oriente l'angle de la vue virtuelle sur l'écran d'affichage (4) vers une vue en trois dimensions et on centre le dispositif d'affichage (1) sur le point d'intérêt (I). 30 11. Procédé d'affichage selon l'une des revendications 8 à 10, dans lequel, la première valeur de seuil (51) est égale à 0°, la deuxième valeur de seuil (S2) est égale à 90° et la valeur de calibrage (Cal) est comprise entre 0° et 30°. 3025622 16 12. Procédé d'affichage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif (2) de détection de la position angulaire est un capteur gyroscopique ou un accéléromètre. 5 13. Dispositif d'affichage électronique nomade (1) comprenant au moins un écran (4) d'affichage d'une vue virtuelle (4a), un dispositif (2) de détection de la position angulaire (a) du dispositif d'affichage (1) par rapport à un axe sensiblement vertical par rapport au sol passant par le centre de gravité du dispositif d'affichage (1), 10 des moyens de communication (6) avec une installation (10) immersive dans un environnement virtuel et un système de traitement de l'affichage (3) mettant en oeuvre le procédé d'affichage selon l'une quelconque des revendications précédentes.