Technologies de positionnement multi-utilisateurs : comparaison et applications

Le passage de 3 à 6 degrés de liberté (DoF) a été essentiel pour révolutionner la façon dont nous interagissons dans les environnements virtuels multi-utilisateurs.

Alors que dans un système 3 DoF, les utilisateurs peuvent tourner la tête et regarder autour d’eux, les 6 degrés de liberté permettent à la fois la rotation et la translation dans l’espace physique, ce qui se traduit par des expériences collaboratives beaucoup plus naturelles et enrichissantes.

Dans ce contexte, des technologies de positionnement multi-utilisateurs de plus en plus avancées apparaissent pour suivre la localisation et les mouvements des utilisateurs dans un même espace physique. Mais laquelle est la plus adaptée à chaque application ?

L’Outside-In Tracking repose sur le placement de capteurs ou de caméras dans l’environnement physique afin de suivre les différents appareils portés par les utilisateurs, tels que les casques ou les manettes.

Cette technologie se distingue par sa très grande précision, car les capteurs externes capturent les mouvements des utilisateurs en détectant la position exacte de leurs mains et de leurs lunettes VR. Cela fait du suivi Outside-In une solution parfaite pour les environnements qui exigent un suivi rigoureux, tels que les simulateurs avancés ou les formations médicales.

De plus, c’est une solution très adaptée lorsque l’environnement est dynamique et changeant, car une fois la salle calibrée en fonction de la position des capteurs, aucun ajustement ultérieur n’est nécessaire.

Cependant, la configuration initiale du suivi Outside-In peut s’avérer complexe, car elle nécessite l’installation stratégique de capteurs autour de la zone de jeu. D’autre part, elle présente des limites si l’on souhaite couvrir de grands espaces ou un grand nombre d’utilisateurs simultanés.

Le suivi par vision Inside-Out utilise des caméras et des capteurs intégrés dans les lunettes de réalité virtuelle pour suivre l’environnement physique et les mouvements des utilisateurs, éliminant ainsi le besoin de capteurs externes. Cette technologie est courante dans les appareils autonomes qui ne nécessitent pas de connexion à un PC, tels que les PICO 4 Ultra ou les Quest 3.

Le suivi Inside-Out se distingue par son évolutivité et sa simplicité. Ne nécessitant aucun matériel supplémentaire, il est plus facile à installer et à utiliser, ce qui en fait une option idéale pour les déploiements rapides.

Cependant, sa précision moindre peut constituer une limitation pour les applications qui exigent un suivi très détaillé des mouvements. De plus, ce type de technologie ne permet pas de suivre des éléments autres que les lunettes VR et/ou les manettes, tels que des outils ou tout autre objet que les utilisateurs pourraient avoir besoin de manipuler pendant leur expérience immersive. Il est également sensible aux changements dans l’environnement, car son calibrage dépend des caractéristiques visuelles de l’espace, ce qui peut nécessiter des réajustements si celles-ci changent.

Le suivi basé sur des marqueurs utilise des marqueurs physiques, tels que des codes QR ou des motifs visuels, qui sont reconnus par des caméras ou des capteurs installés dans les lunettes VR elles-mêmes. Cette technologie permet d’estimer la position et l’orientation des utilisateurs dans l’environnement virtuel à partir des informations obtenues grâce à la détection de ces marqueurs dans l’environnement réel.

Il s’agit en définitive d’un système de positionnement similaire au précédent, dans lequel des éléments visuels sont intégrés pour faciliter le travail du système de vision artificielle.

Cette méthode est efficace pour les applications qui nécessitent un suivi plus précis que celui fourni par l’Inside-Out Tracking, bien que le niveau de précision reste inférieur à celui des solutions utilisant des capteurs externes.

D’autre part, sa dépendance à l’égard de marqueurs physiques peut limiter la flexibilité et la liberté de mouvement, en particulier dans des environnements dynamiques ou dans des expériences immersives complètes, où les utilisateurs ou les objets eux-mêmes peuvent obstruer les marqueurs, affectant ainsi la continuité du suivi.

Les Inertial Measurement Units (IMUs) sont des dispositifs qui combinent des accéléromètres et des gyroscopes pour suivre les mouvements et l’orientation des utilisateurs ou des éléments qu’ils transportent. En définitive, elles fournissent des données précieuses sur l’accélération et la rotation, ce qui permet une représentation précise des mouvements complexes et rapides.

Cette technologie est particulièrement utile lorsqu’il est nécessaire de suivre des éléments supplémentaires ou du matériel spécifique, tels que des gants haptiques ou des combinaisons de capture de mouvement. Par exemple, PICO propose le Motion Tracker, un accessoire en forme de bracelet qui intègre des capteurs IMU à très faible latence capables de reconnaître les poses complètes des utilisateurs.

Utilisées seules, les IMU peuvent souffrir d’une accumulation d’erreurs au fil du temps (dérive), c’est pourquoi elles sont souvent complétées par d’autres technologies de suivi, telles que des caméras ou des capteurs optiques, destinées à corriger et à ajuster la précision du suivi.

Comme nous l’avons vu, le choix de la technologie appropriée dépend de divers facteurs tels que la précision requise, la taille de la zone de jeu, la latence et la complexité de l’environnement. En outre, il faut tenir compte du fait qu’elles peuvent être utilisées séparément ou conjointement pour créer des expériences immersives et précises pour plusieurs utilisateurs.

Par exemple, dans un showroom d’une entreprise industrielle avec des modèles 3D complexes, il pourrait être idéal de mettre en œuvre une solution de suivi Outside-In, tandis que pour un simulateur qui doit prendre en charge des actions de formation itinérantes, des IMU pourraient être intégrées à des systèmes de suivi Inside-Out basés sur la vision.

Le choix de la technologie de suivi appropriée est crucial pour le succès de toute application de réalité virtuelle. Comprendre les forces et les limites de chaque méthode est la première étape pour choisir la solution la plus appropriée en fonction du contexte et des exigences spécifiques.