Brevet FR3076641A1 — publié le 20190712

VOLUME IMMERSIF MULTIMEDIAS, MULTI-UTILISATEURS ET MULTI SENSORIELS. Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine des environnements virtuels immersifs (réalité virtuelle, les créations virtuelles, l'art virtuel, la réalité augmentée, les jeux virtuels,...), dans un espace où les projecteurs sont dirigés entre trois et six des murs d'un cube de la taille d'une pièce. Cette technique est connue sous l'acronyme Cave (de l'anglais « Cave Automatic Virtual Environment »), également appelé Cube immersif 3D. Elle combine une projection stéréoscopique haute résolution et des graphiques informatiques 3D pour créer une expérience immersive complète d'un environnement virtuel donné. Le terme « 3D » inclus les images calculées en 3D en temps réel ou précalculé, visualisées avec ou sans lunettes. Le cube immersif permet à plusieurs utilisateurs de se plonger complètement dans le même environnement virtuel et 20 en même temps sur une ou plusieurs faces. La plupart des cubes immersifs ont quatre faces (trois faces latérales et une face au sol) et les plus avancés en ont six. La projection est réalisée en monoscopie ou en stéréoscopie (passive ou active). Le son est diffusé par un équipement multicanal, de 25 type 2.1, 5.1, 7.1 ... et de façon général en a.b. Le cube immersif permet aux utilisateurs de : - Sentir le modèle 3D flottant dans l'espace, tout en voyant ses mains et d'autres personnes 30 - Analyser les données d'un espace donné - Naviguer dans des environnements grandeur nature 2 - Se concentrer sur les données grâce à une solution complète d'affichage, de logiciel, d'informatique et de support Il comprend habituellement les moyens suivants: - Rétroprojection sur toutes les faces du cube immersif 5 - Rétroprojection sur la face au sol - Capteurs de mouvements sur les différentes faces - Une vidéo Afin de pouvoir visualiser un modèle 3D dans un cube immersif, l'utilisateur a besoin de lunettes 3D qui 10 permettent d'afficher une image en 3 dimensions à l'aide d'un procédé stéréoscopique. L'effet 3D est rendu par l'affichage de deux images - une par oeil - permettant au cerveau de visualiser la profondeur des objets. Le système de suivi (tracking en anglais) permet d'enregistrer et de suivre les 15 mouvements de la personne à l'intérieur du cube immersif, et d'afficher les images en suivant le point de vue de l'utilisateur. Il peut être assuré par différents moyens de communications gant, tablette, reconnaissance vocale, position,_ Etat de la technique On connaît dans l'état de la technique les brevets américains US 8624924 et US 8615383 décrivant un système de visualisation collaboratif qui intègre la capture de mouvement et la réalité virtuelle, ainsi que la cinématique et la conception assistée par ordinateur (CAO), par exemple pour l'apprentissage virtuel d'une tâche. Un système de capture de mouvement portable suit les mouvements d'un ou de plusieurs entraîneurs et enregistre des données de capture de mouvement de tout le corps pour un ou plusieurs formateurs exécutant une ou plusieurs tâches. Un simulateur de réalité virtuelle reçoit les données de capture de mouvement enregistrées et anime des avatars mis à l'échelle dans une simulation de réalité virtuelle tridimensionnelle en réponse à des données de 3 capture de mouvement enregistrées. Un système d'observation immersif affiche la simulation de réalité virtuelle, y compris les avatars animés, sous la forme d'une image tridimensionnelle qui entoure un ou plusieurs stagiaires à 5 l'aide d'un ou de plusieurs visiocasques afin que le ou les stagiaires puissent analyser la ou les tâches effectuées. On connaît aussi le brevet américain US 9298008 qui concerne un procédé de préparation d'images pour la projection sur un cube immersif, consistant à extraire une image d'un 10 point situé dans une pluralité d'affichages scène et de la présenter couvrant entièrement la sur une vue d'un utilisateur, l'image couvrant les zones entières de la pluralité d'affichages. Ce procédé prévoit : - une première étape consistant à recevoir un 15 signal indiquant une demande de capture de l'image de la scène - une deuxième étape consistant à extraire l'image du point de l'image de la scène - une troisième étape consistant à diviser l'image en un nombre de zones égal au nombre d'affichages dans lequel 20 chaque zone est définie par la projection des lignes de délimitation de l'un des affichages sur l'image par rapport au point de vue de l'utilisateur - une quatrième étape consistant à présenter chaque zone de l'image sur un affichage correspondant dans lequel la 25 zone de l'image est réformée pour s'adapter à l'intérieur des limites de l'affichage correspondant. Le brevet européen EP2633500 décrit un autre exemple de réalisation de visites virtuelles tridimensionnelles à partir d'images bidimensionnelles. 30 Les images projetées sur un ensemble d'écrans formant un CUBE IMMERSIF sont générées à partir d'images fixes bidimensionnelles (2D) ordinaires telles que des photographies. Deux images en 2D ou plus sont combinées pour former une scène en 3D, qui définit une relation entre les 4 images en 2D dans l'espace en 3D. Des tubes en 3D relient les images en 2D entre elles selon des relations spatiales définies et pour guider le mouvement de l'appareil photo virtuel d'une image à la suivante. Un utilisateur peut ensuite 5 effectuer une visite virtuelle en 3D en traversant les images à l'intérieur de la scène en 3D, par exemple, en se déplaçant d'une image à une autre, soit en réponse à une sollicitation de l'utilisateur soit automatiquement. Dans divers modes de réalisation, certaines ou la totalité des images en 2D peuvent 10 être déformées sélectivement pour améliorer l'effet 3D, et renforcer ainsi l'impression que l'utilisateur se déplace à l'intérieur d'un espace en 3D. Les transitions d'une image à la suivante peuvent se produire automatiquement sans nécessiter d'interaction explicite de l'utilisateur. 15 On connaît encore le brevet américain US 6733136 un procédé de visioconférence immersive dans lequel de multiples participants à des emplacements différents interagissent à distance les uns avec les autres par l'intermédiaire d'une architecture de réseau de télécommunication, dans lequel le 20 procédé comprend à l'emplacement d'un participant donné les étapes suivantes : - capturer des images vidéo du participant au moyen d'une paire de caméras vidéo ; - détecter, suivre et déterminer des paramètres 25 relatifs à la taille et à la position du participant dans les images vidéo ; - générer un flux élémentaire vidéo unique relatif au participant, sur la base des images vidéo capturées ; - associer un identifiant de salle au flux 30 élémentaire vidéo, l'identifiant de salle étant uniquement associé au participant donné ; - envoyer le flux élémentaire vidéo, les paramètres relatifs à la taille et à la position et l'identifiant de salle à une entité centralisée ; 5 - répéter les étapes ci-dessus pour chaque participant à un emplacement différent; le procédé comprenant en outre au niveau de l'entité centralisée les étapes suivantes : 5 - créer une salle virtuelle en combinant les flux vidéo élémentaires pour tous les participants ; - mettre en scène les flux vidéo élémentaires de tous les participants dans ladite salle virtuelle et calculer une spécification de scène associée à l'identifiant de salle 10 de chaque participant sur la base des paramètres relatifs à la taille et à la position de tous les participants ; et - générer, pour chaque participant, un flux vidéo composite unique de la salle virtuelle qui affiche la vidéo 2D des autres participants dimensionnés et positionnés comme si 15 les participants étaient dans la même salle virtuelle sur la base de la spécification de scène et d'une combinaison des flux vidéo élémentaires des autres participants. Enfin, le brevet américain US8955258 décrit un exemple de salle transportable comprenant un corps principal 20 définissant une chambre intérieure fermée. Le toit, les côtés longs et les extrémités peuvent être définies par une pluralité de tubes gonflés, et les longs côtés du corps primaire peuvent avoir une orientation sensiblement verticale par rapport à une surface sur laquelle le théâtre peut être 25 supporté par au moins la majeure partie de la hauteur des côtés longs respectifs. Le théâtre comprend en outre une section d'appui, un écran d'affichage positionné à l'intérieur du corps de théâtre primaire et visible par un observateur assis dans la section d'appui, et un système de projection à 30 l'intérieur du corps de théâtre primaire et en communication avec l'écran. 6 Inconvénients de l'art antérieur Les solutions de l'art antérieur présente l'inconvénient d'offrir une représentation virtuelle unique et commune à tous les spectateurs présents dans le cube immersif. 5 Elles ne permettent pas de personnaliser, dans un même volume immersif, les ambiances sensorielles perçues par différents spectateurs. Solution apportée par l'invention 10 Afin de remédier à cet inconvénient, l'invention concerne selon son acception la plus générale un système de visualisation immersif constitué par au moins un corps principal définissant une chambre intérieure fermée, présentant des parois latérales, supérieure et inférieure 15 formant des surfaces de projections d'images pour former une représentation tridimensionnelle virtuelle, ainsi que des moyens de diffusion sonore multicanaux, le système comprenant en outre des moyens de géolocalisation des spectateurs présents dans ladite chambre intérieure ainsi que 20 d'acquisition de l'orientation spatiale de leur champ visuel, caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur commandant les moyens de projection desdites images ainsi que lesdits moyens de diffusion sonore multicanaux en fonction desdits moyens de géolocalisation et d'acquisition de l'orientation spatiale du 25 champ visuel de chaque spectateur. Par « surface de projection d'image » on entend toute surface permettant de visualiser une image par un moyen de projection quelconque ainsi qu'une surface de visualisation d'images formée par un écran tel qu'un écran LED, un mur 30 d'image constitué par un assemblage de plusieurs écrans ou tout autre moyen équivalent permettant de visualiser des images ainsi que des images stéréoscopiques. 7 Les perceptions du spectateur comprennent la pression atmosphérique, des moyens sensoriels de résistance, etc. Les projections sont effectuées pour un point de 5 vue ou pour plusieurs points de vue. La diffusion est réalisée à la demande (Diffusion « content on demand », « Video on demand ») ou en direct en streaming. Selon une variante, le système selon l'invention 10 comprend une pluralité de corps immersifs interconnectés ainsi que des moyens de communications entre les calculateurs commandant les moyens de projection et de diffusion sonore de chacun desdits corps immersifs interconnectés qui communiquent entre eux. 15 Selon une variante, le système comprend en outre des moyens de variation de température, d'humidité, de génération de vibrations, de mouvement du corps immersif et/ou de diffusion odeur commandé(s) par ledit calculateur. 20 Selon une autre variante, le système comprend des moyens de mixage des éléments audio et vidéo diffusés : - Diffusion multilingues par rapport aux zones géographiques du cube - Diffusion de plusieurs contenus par rapport aux zones 25 visuelles - Diffusion aussi de plusieurs contenus en superposition avec ou sans couches transparentes (comme les alpha channels) et avec ou sans incrustation en mixant image calculée et temps réel. 30 8 Description détaillée d'un exemple non limitatif de l'invention La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un exemple non limitatif 5 de l'invention qui suit, se référant aux dessins annexés où : - la figure 1 représente une vue schématique d'un volume immersif selon l'invention - la figure 2 représente une vue schématique des composants équipant une telle salle immersive. 10 Structure du volume immersif Le volume immersif selon l'invention est constitué par une chambre de forme hémisphérique dans l'exemple décrit définissant un volume fermé et opaque pour masquer 15 l'environnement extérieur. La forme de cette chambre n'est pas limitée à une configuration hémisphérique, elle peut présenter une section polygonale ou circulaire, et plus généralement délimiter un volume quelconque présentant des parois permettant la visualisation d'images et le déplacement de 20 personnes à l'intérieur du volume. Dans l'exemple décrit, la structure présente une porte (2) pour l'accès des utilisateurs. La chambre peut être réalisée par une toile tendue sur une superstructure rigide ou par une installation fixe. 25 Equipement du volume immersif L'invention prévoit une pluralité d'équipements permettant de communiquer aux utilisateurs les ressources multimédias : 30 - Des projecteurs (3 à 6) orientés selon 4 directions complémentaires, en direction des 9 parois de projection (13 à 16) de la chambre (1) - Des diffuseurs sonores (23 à 27) pour la diffusion multicanale de sons de type n.m 5 - Des projecteurs (7, 8) orientés selon des directions verticales pour la projection d'images sur le sol et le plafond de la chambre. Les utilisateurs (31 à 33) se déplacent librement à 10 l'intérieur de la chambre. La chambre est équipée de capteur de géolocalisation des utilisateurs (31 REVENDICATIONS1 - Système de visualisation immersif constitué par au moins un corps principal (1) définissant une chambre intérieure fermée, présentant des parois latérales, supérieure et inférieure formant des surfaces de projections d'images pour former une représentation tridimensionnelle virtuelle, ainsi que des moyens de diffusion sonore multicanaux (23 à 27), le système comprenant en outre des moyens de géolocalisation des spectateurs présents dans ladite chambre intérieure (1) ainsi que d'acquisition de l'orientation spatiale de leur champ visuel, caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur commandant les moyens (3 à 8) de projection desdites images ainsi que lesdits moyens de diffusion sonore (23 à 27) en fonction desdits moyens de géolocalisation et d'acquisition de l'orientation spatiale du champ visuel de chaque spectateur (31 à 33). 2 - Système de visualisation immersif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de corps immersifs interconnectés ainsi que des moyens de communications entre les calculateurs commandant les moyens de projection et de diffusion sonore de chacun desdits corps immersifs interconnectés qui communiquent entre eux. 3 - Système de visualisation immersif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de variation de température, d'humidité, de génération de vibrations, de mouvement du corps immersif et/ou de diffusion odeur commandé(s) par ledit calculateur.30