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Les systèmes Oculus Constellation (Rift) et SteamVR Lighthouse (Vive) expliqués

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Article de la communauté
le 17/04/2016 à 22:21
Comme vous le savez certainement, Oculus et HTC ont utilisé des systèmes très différents pour le tracking du casque et des manettes. Le système d'Oculus s'appelle Constellation, et celui de HTC se nomme Lighthouse (phare en Anglais). Vous allez voir que ces noms sont tout à fait adaptés aux technologies utilisées.
Aucune de ces technologies n'est parfaite, elles ont chacune leurs avantages et leurs défauts. Nous les verrons à la fin de l'article.

Constellation du CV1
​Oculus a fait le choix d'une technologie extrêmement utilisée en informatique, à savoir la reconnaissance de formes par caméra. Ce système est très similaire aux QR-code (petits carrés noir sur fond blanc) utilisés en réalité augmentée, mais il utilise une caméra infrarouge afin de simplifier le traitement.

La caméra filmant uniquement les infrarouges, elle ne voit pas les couleurs, et si vous vous en serviez comme webcam, vous ne verriez qu'une image (presque) entièrement noire. Alors à quoi ça sert ?
Sous la façade du CV1 se cachent une myriade de LED, qui émettent en infrarouge, et qui sont donc captées par la caméra. L'ordinateur analyse l'image, et recherche le dessin formé par les LED. Il mesure l'écart entre elles, et en déduit la distance de l'utilisateur par rapport à la caméra. Plus les LED sont proches l'une de l'autre, plus l'utilisateur est loin, car le casque sera visuellement plus petit en s'éloignant du point de vue.

Évidemment, le système permet aussi de détecter la position latérale et horizontale, en déterminant la position du casque sur l'image. Il doit pour cela connaître la position d'origine de l'utilisateur (connue par la calibration au lancement de l'application), mais également la distance entre le casque et la caméra. En effet, plus un élément est loin, plus il semble se déplacer lentement.

Ce système nécessite des algorithmes assez complexes, mais étant très commun, il nécessite finalement assez peu d'étude. Les capteurs photo de smartphones ont généralement tendance à capter la lumière infrarouge proche de la lumière visible, et la rendre visible. Si vous filmez un DK2 ou un CV1 avec un smartphone, vous verrez des points brillants semblables à des étoiles apparaître sur le casque. Ce phénomène donne le nom de Constellation.

Visualisation des LED :


Lighthouse du Vive
HTC et Valve ont également fait le choix d'une technologie infrarouge, mais leur méthode est presque contraire à celui du CV1. Il existe toujours un dessin sur le casque, mais il est désormais formé par des capteurs infrarouges, et non des LED. Ce sont les Lighthouse qui jouent le rôle d'émetteurs infrarouges.

Chaque Lighthouse contient un puissant groupe de LED infrarouge, ainsi qu'un laser à balayage horizontal, et un laser à balayage vertical. Le groupe de LED infrarouge va tout d'abord s'allumer pendant un court instant. L'ensemble des capteurs du casque vont s'activer, et le casque va analyser cela comme un signal de synchronisation, ce qui va déclencher un chronomètre par capteur.
Le laser vertical va balayer la pièce à haute vitesse. Chaque fois qu'un capteur est percuté par le laser, la valeur de son chronomètre est envoyée au PC. Une fois que suffisamment de capteurs ont été touchés par le laser, le PC utilise un algorithme très similaire à celui du Constellation pour déterminer la distance et l'orientation du casque. Connaissant la vitesse de balayage du laser, il détermine la forme des capteurs, et utilise la distance entre eux pour déterminer la distance et l'inclinaison verticale du casque. Le groupe de LED flashe à nouveau, et la même opération est répétée avec le laser horizontal.

Les Lighthouse n'ont donc aucun lien avec le PC, ce qui évite d'avoir à les relier... plutôt pratique en sachant qu'ils se trouvent à plusieurs mètres du PC. Cependant, ils ont besoin de se synchroniser entre eux. Si ils sont bien face à face, ils arrivent théoriquement à le faire tout seul. Dans certaines conditions, ils ne parviennent pas à se capter entre elles, et il est nécessaire de les relier à l'aide d'un câble de synchronisation. Cela reste exceptionnel.

Visualisation du système de lasers :

Pour finir, un petit avertissement : le laser émis par un Lighthouse est de classe 1, il est donc sans danger. Cependant, il ne faut en aucun cas les démonter, ou tenter de les faire fonctionner si la face avant est endommagée, car le laser est en réalité de classe 3 (très mauvais pour les yeux), et c'est la vitre présente à l'avant de l'appareil qui permet de les rendre sans danger.

Les Avantages et Inconvénients de ces systèmes :
Encore une fois, aucun système n'est parfait. Voyons ensemble les différences entre Oculus et HTC.

Constellation (Oculus)
Avantages
​- Un système connu et approuvé
- Une seule image à calculer pour le PC
- Facile et rapide à installer

 Inconvénient
- Une détection limitée par la vision de la caméra


Lighthouse (HTC)
Avantages
- Un détection très large (à l'échelle de la pièce), autorisant 5 mètres entre deux Lighthouse
- Pas de liaison entre les Lighthouse et le PC

 Inconvénients
- Une installation un peu plus complexe que pour l'Oculus
- Visiblement un peu plus gourmand pour le processeur
- Il est plus complexe de développer un périphérique pour ce système


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