Définition FOV : Qu’est-ce que le Field of View ou champ de vision ?

Plusieurs notions d’optiques sont indispensables pour bien comprendre comment fonctionne un casque de réalité virtuelle. La notion de centre optique est importante, mais le critère fondamental est le champ de vision ou FOV. Explication d’un concept mélangeant optique, biologie et technologie.

Les casques de réalité virtuelle sont des appareils composés d’une grande variété de technologies. Les écrans AMOLED du Vive et du Rift offrent une très haute définition et un nombre d’images par seconde élevée. Le système de son stéréoscopique incorporé dans ces HMD permet d’augmenter l’immersion. Le système Lighthouse permet d’intégrer le corps dans les applications du HTC Vive. Unis, ces différents éléments offrent l’immersion qui est au centre de toutes les expériences en réalité virtuelle.

Système Lighthouse du HTC Vive FOV — Système Lighthouse du HTC Vive

Une des pièces fondamentales pour que l’illusion soit crédible est la paire de lentilles présente dans tous les casques. Elle permet de remplacer une vision standard de l’écran par une ressemblante à la réalité. Ces lentilles spéciales définissent le FOV, ou champs de vision en bon français. Ce dernier doit être parfaitement calibré pour une immersion optimale. Mais qu’est-ce que le FOV exactement ?

L’être humain possède deux champs de vision

Plus le champ de vision est large, plus l’utilisateur a une sensation de présence dans l’expérience. Il existe deux types de FOV qui fonctionnent ensemble pour former la vision humaine. Le FOV monoculaire est le champ de vision de l’un de nos yeux. Pour un œil normal et en bonne santé, le FOV monoculaire horizontal se situe entre 170 et 175 degrés et est constitué de l’angle entre la pupille et le nez. Le FOV nasal se situe généralement entre 60° et 65°, il est plus petit pour les personnes possédant un gros nez. Le FOV temporal est le plus large : il se situe en règle générale entre 100° et 110°. Il est situé entre la pupille et le côté de la tête.

Le FOV binoculaire est la combinaison des deux champs monoculaires présents chez la plupart des êtres humains. Une fois combinés, ils apportent à l’homme une zone de visibilité entre 200° et 220°. À l’endroit où les deux champs monoculaires se rencontrent, il y a un champ de vision stéréoscopique binoculaire d’approximativement 114°. Nous sommes capables en ce point de percevoir les objets en trois dimensions. Ce champ de vision est important pour l’immersion : ce FOV stéréoscopique est l’endroit où la majorité de l’action se déroule chaque jour. Cet état de fait est également valable pour les casques de réalité virtuelle.

Le FOV, une question de perspective

Le cerveau possède trois méthodes ingénieuses pour comprendre la profondeur dans le monde qui nous entoure. S’il connait la taille d’un objet, il produit une bonne idée de la distance en fonction de sa largeur. Par exemple, une voiture auprès de laquelle vous vous tenez apparaitra plus large qu’une voiture de l’autre côté du parking. De plus, les objets plus lointains bougent plus lentement dans notre rétine que les choses plus proches.

Si vous regardez par la fenêtre de votre voiture, les arbres distants ont l’air presque statiques, mais les panneaux de signalisation défilent si rapidement qu’un clignement de l’oeil suffit pour les manquer. Au final, nos yeux sont séparés par 64 mm, et envoient des images différentes à notre cerveau qui les combinent en une seule image 3D. Plus grand est l’écart entre les deux images, plus grand est l’effet, les objets étant plus proches paraissent donc avoir une grande profondeur et les objets lointains paraissent plats.

Pour la réalité virtuelle, le FOV dépend de la lentille

Pour le FOV de la réalité virtuelle, le facteur limitant sont les lentilles et pas les pupilles. Afin d’avoir un meilleur champ de vision, vous pouvez vous approcher de la lentille ou augmenter leur taille. Les compagnies comme Oculus et HTC veulent obtenir les casques les plus petits possible pour des raisons ergonomiques. Les champs de vision de ces casques sont donc plus petits qu’ils pourraient l’être. 110° semble cependant suffisant pour une excellente immersion.

Le casque StarVR FOV — Le casque de Starbreeze : le StarVR

Le seul casque à proposer un champ de vision supérieur est le StarVR de Starbreeze. Ce dernier possède un FOV de 210 degrés, plus grand du marché. Mais ce bijou de technologie coûtera lors de son arrivée sur le marché une véritable fortune. Les créateurs du HMD ont clairement stipulé que ce casque ne visait pas la vente au grand public, mais plutôt sa location en format arcade. Un FOV aussi élevé requiert un écran de grande taille et donc beaucoup plus cher.

Un grand FOV n’est pas synonyme de bonne VR

Un grand champ de vision peut être un atout pour un casque, mais n’est pas nécessaire pour une bonne expérience en réalité virtuelle. Le facteur essentiel est par contre une concordance parfaite entre le FOV et la taille de l’écran. Rien de pire pour l’immersion qu’une bordure noire causée par une mauvaise concordance entre les éléments optiques d’un casque. Adapatabilité est donc maitre mot pour les casques à smartphones.

L’évolution du FOV n’ira pas forcément dans le sens de la taille. On distingue deux écoles, celle allant vers des casques plus compact et équipé de puissance embarquée pour être transportable partout. Le FOV sera plus réduit pour ceux-là. Les plus grands champs de vision seront pour les casques proches du StarVR destinés à un usage fixe et public.

Voici un extrait des FOV des casques du marché :

StarVR : 210 degrés

HTC Vive : 110 degrés

HTC Vive Pro : 110 degrés

Oculus Rift : 110 degrés

HDK2 : 110 degrés

Homido : 100 degrés

FOVE : 100 degrés