Brevet FR3062489A1 — publié le 20180803

DISPOSITIF D'ANALYSE POUR LA DÉTERMINATION D'UN DÉLAI DE DÉTECTION CONTRIBUANT À UN TEMPS DE LATENCE AU SEIN D'UN SYSTÈME IMMERSIF DE RÉALITÉ VIRTUELLE L'invention concerne les systèmes immersifs de réalité virtuelle. Dans certains domaines, comme par exemple celui des véhicules, éventuellement de type automobile, on utilise des systèmes immersifs de réalité virtuelle destinés à immerger un utilisateur dans un environnement virtuel. Cette immersion peut être destinée, par exemple, à apprendre à un utilisateur à évoluer dans un environnement particulier ou à se servir d'objets ou fonctions présents dans un environnement particulier, ou à analyser le comportement d'un utilisateur dans un environnement particulier, ou encore à observer un environnement particulier en fonction de la position d'un utilisateur par rapport à ce dernier. De tels systèmes immersifs (de réalité virtuelle) comprennent notamment : - au moins une cible propre à être solidarisée à un utilisateur (ou parfois un objet) propre à se déplacer dans un espace prédéfini, - des moyens de détection propres à détecter la position en cours de cette cible dans cet espace prédéfini et à délivrer un signal représentatif de cette position en cours, - au moins un moyen d'affichage chargé d'afficher sur au moins un écran, installé dans l'espace prédéfini, des images destinées à cet écran, et - au moins un ordinateur chargé de définir en temps réel pour chaque écran associé des images tridimensionnelles (éventuellement stéréoscopiques) d'un environnement choisi, en fonction de la position en cours de la/chaque cible et de la position de l'écran associé dans l'espace prédéfini. Dans un tel système immersif, il existe généralement un écart temporel ou délai entre l'instant où un utilisateur change de position et l'instant où cet utilisateur voit l'image résultant de son changement de position sur 3062489 2 chaque écran. Cet écart temporel ou délai, généralement appelé temps de latence, résulte non seulement du temps de traitement des signaux et données et des temps de transmission des signaux, données et images, mais également du temps de rendu graphique des ordinateurs et de l'écart 5 temporel entre l'instant où l'utilisateur se retrouve placé dans une nouvelle position et l'instant où les moyens de détection détectent la cible (et donc l'utilisateur) dans cette nouvelle position. Généralement, plus ce temps de latence est important, plus l'utilisateur est gêné et peut faire l'objet de nausées, de vertiges ou de pertes 10 d'équilibre. Il est donc important de trouver des solutions permettant de le réduire à une valeur qui n'est pas gênante pour l'utilisateur (c'est-à-dire qui tend vers zéro). Cependant, avant de trouver de telles solutions, il faut avoir préalablement déterminé les principales contributions au temps de latence, et 15 en particulier l'écart temporel entre l'instant où l'utilisateur se retrouve placé dans une nouvelle position et l'instant où les moyens de détection détectent la cible dans cette nouvelle position. Or, il n'existe pas aujourd'hui de solution connue permettant de déterminer ce dernier écart temporel. L'invention a donc notamment pour but de permettre la détermination 20 de ce dernier écart temporel. Elle propose notamment à cet effet un dispositif d'analyse destiné à faire des analyses dans un système immersif de réalité virtuelle comprenant au moins une cible propre à être solidarisée à un objet propre à se déplacer dans un espace et des moyens de détection propres à détecter la position en 25 cours de cette cible dans cet espace et à délivrer un premier signal représentatif de cette position en cours. Ce dispositif d'analyse se caractérise par le fait qu'il comprend : l'objet équipé de chaque cible, - un capteur propre à générer un second signal lorsque l'objet parvient à une 30 position connue dans cet espace, et - des moyens d'analyse couplés aux capteur et moyens de détection et propres à déterminer un premier instant de réception d'un premier signal, 3062489 3 représentatif de la position connue détectée, et un second instant de réception du second signal, puis à déterminer un écart temporel entre ces premier et second instants de réception déterminés. On peut ainsi quantifier l'écart temporel entre l'arrivée effective dans 5 une nouvelle position et la détection de cette arrivée, lequel contribue de façon importante au temps de latence du système immersif. Le dispositif d'analyse selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : 10 il peut comprendre un rail sur lequel l'objet est propre à se déplacer et qui est propre à être placé dans l'espace de sorte que l'objet puisse se déplacer jusqu'à la position connue ; - il peut comprendre un support sur lequel est solidarisé fixement le rail ; - le rail peut être solidarisé au support de manière à être incliné d'un 15 angle aigu prédéfini par rapport à un plan horizontal de l'espace, et ainsi permettre un déplacement automatique par gravitation de l'objet par rapport au rail entre une position de départ et au moins la position connue ; o il peut comprendre des moyens électromagnétiques installés 20 fixement sur le rail, et propres à immobiliser l'objet dans la position de départ lorsqu'ils sont placés dans un premier état d'attraction, et à libérer l'objet, de sorte qu'il puisse se déplacer vers la position connue, lorsqu'ils sont placés dans un second état non attractif ; ^ les moyens électromagnétiques peuvent avoir un 25 fonctionnement qui est contrôlable à distance ; l'objet peut être muni d'un moteur électrique propre à induire son déplacement lorsqu'il fonctionne ; - le moteur électrique peut avoir un fonctionnement qui est contrôlable à distance ; 30 le capteur peut être propre à être placé au voisinage de la position connue et à générer le second signal lorsque l'objet le contacte. L'invention propose également un système immersif de réalité 3062489 4 virtuelle comprenant au moins une cible propre à être solidarisée à un objet propre à se déplacer dans un espace, des moyens de détection propres à détecter la position en cours de la cible dans cet espace et à délivrer un premier signal représentatif de cette position en cours, et un dispositif 5 d'analyse du type de celui présenté ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement une partie d'un 10 système immersif de réalité virtuelle couplée à un exemple de réalisation d'un dispositif d'analyse selon l'invention dans lequel l'objet à détecter est placé dans une position de départ, et la figure 2 illustre schématiquement et fonctionnellement la partie du système immersif de réalité virtuelle de la figure 1 avec l'objet à détecter du 15 dispositif d'analyse placé dans une position (finale) connue. L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif d'analyse DA destiné à faire des analyses dans un système immersif de réalité virtuelle SI afin de déterminer un écart temporel ect participant au temps de latence de ce dernier (SI). 20 Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le système immersif de réalité virtuelle SI est destiné à immerger un utilisateur dans un environnement virtuel représentatif d'une partie au moins d'un véhicule, éventuellement de type automobile (comme par exemple une voiture). Mais l'invention n'est pas limitée à ce type d'environnement virtuel. 25 Elle concerne en effet tout type d'environnement virtuel. On a schématiquement représenté sur les figures 1 et 2 une petite partie d'un système immersif (de réalité virtuelle) SI associé à un espace prédéfini EP dans lequel est au moins partiellement installé un exemple de réalisation d'un dispositif d'analyse DA selon l'invention. 30 Cette petite partie ne comprend ici qu'un porte cibles PC, ici solidarisé à un objet O, mobile et faisant partie du dispositif d'analyse DA, et des moyens de détection MD propres à détecter la position en cours des cibles CD du porte cibles PC dans cet espace prédéfini EP et à délivrer un premier 3062489 5 signal s1 représentatif de cette position en cours. On notera que le porte cibles PC comprend ici quatre cibles CD dont les positions doivent être déterminées à chaque instant de mesure par les moyens de détection MD afin d'en déduire à chaque instant de mesure la position en cours de l'objet O. 5 Mais il peut comprendre n'importe quel nombre de cibles CD, dès lors que ce nombre est au moins égal à un (1). Par exemple, les moyens de détection MD comprennent ici deux caméras associées chacune à un émetteur de photons infrarouges et capables de filmer dans l'infrarouge. Chaque émetteur émet un faisceau 10 infrarouge qui va se refléter sur les cibles (ou sphères) CD. Chaque caméra enregistre des images des photons réfléchis sur les cibles (ou sphères) CD, et envoie chaque image enregistrée à un ordinateur d'analyse d'images qui va en déduire la position dans l'espace du porte cibles PC à l'instant considéré. Mais les moyens de détection MD pourraient comprendre plus de deux 15 caméras. Il est rappelé qu'outre ces moyens de détection MD et ce porte cibles PC un système immersif (de réalité virtuelle) SI comprend également au moins un ordinateur, et au moins un moyen d'affichage. Le porte cibles PC est destiné à équiper un utilisateur (ou parfois un objet) pouvant se déplacer 20 dans l'espace prédéfini EP. Chaque moyen d'affichage est chargé d'afficher sur au moins un écran, installé dans l'espace prédéfini EP, des images qui sont destinées à cet écran. On notera que chaque moyen d'affichage peut comprendre un écran et au moins un projecteur, ou bien un écran et une dalle de type LCD 25 avec ses moyens de contrôle électroniques associés, par exemple. Le nombre d'écrans est généralement compris entre un et cinq. Chaque écran est installé dans l'espace prédéfini EP. Au moins un ordinateur est chargé de définir en temps réel des images tridimensionnelles (éventuellement stéréoscopiques) de l'environnement choisi pour au moins un 30 écran qui lui est associé, en fonction de la position en cours des cibles CD du porte cibles PC et de la position de cet écran associé dans l'espace prédéfini EP. En présence de projecteur(s), chaque projecteur est chargé de projeter sur l'écran associé des images tridimensionnelles déterminées par 3062489 6 l'ordinateur associé et destinées à cet écran. Comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, un dispositif d'analyse DA, selon l'invention, comprend, en complément de l'objet O, un capteur CC et des moyens d'analyse MA. 5 L'objet O est mobile afin de pouvoir se déplacer dans l'espace (prédéfini) EP. De plus, comme indiqué plus haut, il doit être équipé d'au moins une cible CD, faisant éventuellement partie d'un porte cibles PC (comme dans l'exemple non limitatif illustré sur les figures 1 et 2). Le capteur CC est propre à générer un second signal s2 lorsque 10 l'objet O parvient à une position connue p2 dans l'espace EP. Ce capteur CC peut, par exemple et comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, être propre à être placé au voisinage de la position connue p2 et à générer le second signal s2 lorsque l'objet O le contacte. A cet effet, il peut, par exemple, être de type piézoélectrique ou 15 capacitif ou inductif ou encore mécanique. Mais dans une variante de réalisation la détection pourrait se faire sans contact (et donc à distance), par exemple par interruption d'un faisceau lumineux passant par la position connue p2. Les moyens d'analyse MA sont couplés au capteur CC et aux 20 moyens de détection MD. Ils sont propres à déterminer un premier instant il de réception d'un premier signal sl qui est représentatif de la position connue p2 détectée, et un second instant i2 de réception du second signal s2 (généré par le capteur CC), puis à déterminer un écart temporel ect entre ces premier il et second i2 instants de réception déterminés (soit ect = i2 - il ). 25 On comprendra que la position connue p2 sert de position de référence par rapport à laquelle les moyens d'analyse MA déterminent l'écart temporel ect entre l'instant i2 où l'objet O (qui matérialise un utilisateur se déplaçant dans l'espace EP) se retrouve placé dans une « nouvelle position » (ici p2) et l'instant il où les moyens de détection MD détectent la/les cible(s) 30 CD (et donc l'objet O) dans cette nouvelle position (ici p2). Il est rappelé que cet écart temporel ect est particulièrement utile à connaître du fait qu'il contribue de façon importante au temps de latence du système immersif SI, que l'on veut réduire par ailleurs. 3062489 7 Par exemple, lorsque les moyens d'analyse MA reçoivent à un instant un premier signal sl qui représente la position connue p2 détectée, ils enregistrent cet instant en tant que premier instant i1, et lorsqu'ils reçoivent à un instant un second signal s2, ils enregistrent cet instant en tant que second 5 instant i2. Dans l'exemple illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, les moyens d'analyse MA font partie d'un ordinateur OR qui est couplé (directement ou indirectement) au capteur CC et aux moyens de détection MD du système immersif SI. Mais cela n'est pas obligatoire. En effet, ils 10 pourraient constituer un équipement électronique (par exemple comprenant un oscilloscope et un circuit électronique d'analyse de signaux) couplé (directement ou indirectement) au capteur CC et aux moyens de détection MD du système immersif SI. Par conséquent, ces moyens d'analyse MA peuvent être réalisés sous la forme de modules logiciels (ou informatiques (ou 15 encore « software »)), ou bien d'une combinaison de circuits électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels. Le déplacement de l'objet O peut se faire de différentes manières. Ainsi, le dispositif d'analyse DA peut, par exemple, comprendre un rail R sur lequel est propre à se déplacer l'objet O et qui est propre à être placé 20 dans l'espace EP de sorte que l'objet O puisse se déplacer jusqu'à la position connue p2. Dans ce cas le déplacement de l'objet O est contraint. On notera que ce rail R peut être un simple axe, éventuellement de section circulaire mais pas nécessairement. Par exemple, et comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 25 2, le dispositif d'analyse DA peut également comprendre un support SR sur lequel est solidarisé fixement le rail R. Un tel support SR peut, par exemple, être destiné à être placé sur le sol dans l'espace EP. Il peut donc permettre un placement du rail R dans une position parallèle au sol ou inclinée d'un angle aigu prédéfini par rapport au 30 sol et donc par rapport à un plan horizontal de l'espace EP (comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2). Dans la première alternative (parallèle), pour que l'objet O se déplace d'une position de départ vers la position connue p2, il doit soit recevoir une 3062489 8 impulsion initiale par une personne, soit être muni d'un moteur électrique ayant de préférence un fonctionnement contrôlable à distance (par exemple par voie d'ondes). Dans la seconde alternative (inclinaison), le déplacement de l'objet O 5 par rapport au rail R peut se faire automatiquement par gravitation entre une position de départ pl (illustrée sur la figure 1) et au moins la position connue p2 (illustrée sur la figure 2). En d'autres termes, le déplacement résulte de la chute de l'objet O le long du rail R (suivant la flèche Fl de la figure 1). On notera que dans l'exemple illustré non limitativement sur les 10 figures 1 et 2, l'angle d'inclinaison du rail R par rapport au sol (ici horizontal) est égal à 90°. Cela permet d'utiliser un support S=1 simple tel qu'un trépied, par exemple. Mais cet angle pourrait être inférieur à 90°, et par exemple égal à 45° ou 60°. On notera également, comme illustré non limitativement sur les 15 figures 1 et 2, que dans la seconde alternative (inclinaison), le dispositif d'analyse DA peut comprendre des moyens électromagnétiques MEL installés fixement sur le rail R au voisinage de la position de départ p1. Ces moyens électromagnétiques MEL sont propres, d'une part, à immobiliser l'objet O dans sa position de départ pl lorsqu'ils sont placés dans un premier 20 état d'attraction, et, d'autre part, à libérer l'objet O, de sorte qu'il puisse se déplacer vers la position connue p2, lorsqu'ils sont placés dans un second état non attractif. Ces moyens électromagnétiques MEL peuvent, par exemple, être agencés sous la forme d'un électroaimant qui est attractif lorsqu'il est alimenté en courant et non attractif lorsqu'il n'est pas alimenté en 25 courant. On notera que si l'électroaimant est suffisamment puissant, il peut être également utilisé, lorsqu'il est alimenté en courant, pour faire remonter l'objet O automatiquement de la position connue p2 jusqu'à sa position de départ p1. De tels moyens électromagnétiques MEL peuvent, par exemple, avoir 30 un fonctionnement qui est contrôlable à distance, éventuellement par voie d'ondes. Ce contrôle peut se faire via un ordinateur couplé aux moyens électromagnétiques MEL, et qui est éventuellement celui (OR) qui peut comprendre les moyens d'analyse MA, ou via une télécommande. Cela 3062489 9 permet en effet à un utilisateur de déclencher la chute de l'objet O à distance sans risque de gêner la poursuite de sa détection dans sa chute par les moyens de détection MD. On notera que dans l'exemple illustré non limitativement sur les 5 figures 1 et 2, le capteur CC est solidarisé fixement au rail R juste en dessous de la position connue p2 du fait que ce capteur CC assure une détection par contact. On notera également que le déplacement de l'objet O n'est pas obligatoirement contraint, par exemple du fait de sa solidarisation à un rail R. 10 En effet, dans une variante de réalisation on peut envisager que l'objet O soit agencé de manière à rouler sur le sol de l'espace EP. Par exemple, il peut comprendre des roues qui sont éventuellement entraînées en rotation par un moteur électrique. En l'absence de moteur électrique, l'objet O se déplace d'une position de départ vers la position connue p2 au moyen d'une impulsion 15 initiale fournie par une personne. En présence, d'un moteur électrique la mise en fonctionnement de ce dernier induit le déplacement de l'objet O d'une position de départ vers la position connue p2. Ce fonctionnement est alors préférentiellement contrôlable à distance (éventuellement par voie d'ondes). Ce contrôle peut se faire via un ordinateur couplé à l'objet O, et qui est 20 éventuellement celui (OR) qui peut comprendre les moyens d'analyse MA, ou via une télécommande. L'objet O peut présenter de très nombreux agencements, dépendant notamment de la façon dont il doit se déplacer. A titre d'exemple, il peut être réalisé sous la forme d'une pièce (éventuellement métallique) de forme 25 générale parallélépipédique, soit avec une rainure ou des moyens de couplage adapté(e)(s) à son déplacement le long d'un rail R, soit avec des roues. Les déplacements pourraient également se faire sur coussin d'air, par exemple. 30 REVENDICATIONS1. Dispositif d'analyse (DA) pour un système immersif de réalité virtuelle (SI) comprenant au moins une cible (CD) propre à être solidarisée à un objet (0) propre à se déplacer dans un espace (EP) et des moyens de détection (MD) propres à détecter la position en cours de ladite cible (CD) dans ledit espace (EP) et à délivrer un premier signal représentatif de cette position en cours, caractérisé en ce qu'il comprend i) ledit objet (0) équipé de ladite cible (CD), ii) un capteur (CC) propre à générer un second signal lorsque ledit objet (0) parvient à une position connue dans ledit espace (EP), et iii) des moyens d'analyse (MA) couplés auxdits capteur (CC) et moyens de détection (MD) et propres à déterminer un premier instant de réception d'un premier signal, représentatif de ladite position connue détectée, et un second instant de réception dudit second signal, puis à déterminer un écart temporel entre lesdits premier et second instants de réception déterminés. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un rail (R) sur lequel est propre à se déplacer ledit objet (0) et propre à être placé dans ledit espace (EP) de sorte que ledit objet (0) puisse se déplacer jusqu'à ladite position connue. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un support (SR) sur lequel est solidarisé fixement ledit rail (R). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit rail (R) est solidarisé audit support (SR) de manière à être incliné d'un angle aigu prédéfini par rapport à un plan horizontal dudit espace (EP), et ainsi permettre un déplacement automatique par gravitation dudit objet (0) par rapport audit rail (R) entre une position de départ et au moins ladite position connue. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens électromagnétiques (MEL) installés fixement sur ledit rail (R), et propres i) à immobiliser ledit objet (0) dans ladite position de départ lorsqu'ils sont placés dans un premier état d'attraction, et ii) à libérer ledit objet (0), de sorte qu'il puisse se déplacer vers ladite position connue, lorsqu'ils sont placés dans un second état non attractif. 3062489 11 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens électromagnétiques (MEL) ont un fonctionnement contrôlable à distance. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que 5 ledit objet (0) est muni d'un moteur électrique propre à induire son déplacement lorsqu'il fonctionne. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit moteur électrique a un fonctionnement contrôlable à distance. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que 10 ledit capteur (CC) est propre à être placé au voisinage de ladite position connue et à générer ledit second signal lorsque ledit objet (0) le contacte. 10. Système immersif de réalité virtuelle (SI) comprenant au moins une cible (CD) propre à être solidarisée à un objet (0) propre à se déplacer dans un espace (EP) et des moyens de détection (MD) propres à détecter la 15 position en cours de ladite cible (CD) dans ledit espace (EP) et à délivrer un premier signal représentatif de cette position en cours, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif d'analyse (DA) selon l'une des revendications précédentes.