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[Tribune] Comment voyons-nous à travers un visiocasque ? (1/2)

Un nouvel interfaçage visuel

 

Le visiocasque (ou casque de réalité virtuelle) n’est pas un nouveau type d’interfaçage visuel, mais on constate son regain d’intérêt suite à la baisse de son prix, le rendant ainsi accessible au grand public. Il est donc important de saisir les différences fonctionnelles de cet interfaçage visuel par rapport à d’autres dispositifs permettant l’immersion visuelle : des petits écrans plats aux grands écrans entourant l’usager (CAVE). Des visiocasques ont déjà été exploités professionnellement en Santé et dans l’Industrie (au début des années 90, nous avions fait des premiers tests sur le casque DataVisor 80 avec le groupe PSA pour la simulation de conduite). Pour bien saisir les potentialités et les limites des casques de réalité virtuelle, il faut se référer au fonctionnement de la vision humaine.

visiocasque

Rappelons en préambule que la vision, comme tous les sens humains, est un sens actif : notre système visuel va dynamiquement scruter l’environnement, réel ou virtuel, car chaque œil ne voit net l’environnement observé que dans un cône de 2 degrés environ… une scrutation un peu similaire à celle de la manipulation d’une lampe torche pour mieux voir dans la nuit. Notre système oculomoteur est donc en mouvement permanent, commandant l’accommodation, la convergence et l’orientation des yeux vers la zone observée. Ceci se réalise par saccades oculaires, quelques-unes par seconde et, bien sûr, inconsciemment… Mais il faut être bien conscient du fonctionnement inconscient du système visuel quand on développe en VR !
Il faut aussi bien faire la différence entre ce qui est vu (tous les stimuli visuels captés par les yeux) et ce qui est perçu : les informations visuelles interprétées consciemment. Les tests d’attention sont là pour le vérifier, tel que celui du comptage de passes d’une équipe de basket.

Ainsi, on ne perçoit pas en général les bords des images et des oculaires des visiocasques actuels aux champs de vision limités à 110°, même s’ils sont aisément visibles si on y prête attention (percevez les la prochaine fois que vous mettrez un casque !). Car, habituellement, les yeux ne tournent que de 10 à 20 degrés horizontalement par rapport à la tête… sauf dans quelques situations particulières, par exemple lorsque l’on veut regarder discrètement dans une direction, sans tourner la tête, tel qu’un garde du corps ! Donc, normalement, vous ne percevrez pas les bords des images et des oculaires dans le visiocasque, même s’ils sont visibles, ce qui fait dire à certains réalisateurs de VR vidéo que le cadre a disparu… consciemment… mais il est toujours présent inconsciemment.

Une interface aux champs de vision limités

Pour obtenir une immersion visuelle identique à celle de la vision naturelle, il faudrait un champ de vision dans le visiocasque de 210° horizontalement et de 140° verticalement environ. Seul le StarVR, commercialisé sous peu, propose un tel champ de vision. Félicitations aux trois talentueux Français ayant réalisé le premier « visiocasque intégral » (ou « casque panoramique ») : l’infinitEye, à l’origine du StarVR qui va révolutionner les casques VR.

visiocasque

Quelle est alors la contrainte fonctionnelle d’un visiocasque dont le champ de vision est limité, occultant ainsi la vision périphérique de l’observateur ? Si elle est utile pour l’application VR, comme la simulation de la conduite d’une voiture, les visiocasques classiques ne peuvent convenir. Concernant la réalisation de vidéo 360° et de VR vidéo, il est crucial de gérer correctement le manque de champ de vision périphérique. Tant que l’observateur regarde dans une même zone, sans besoin de tourner la tête, il se sent très bien immergé visuellement. Mais, en revanche, le manque de vision périphérique est une gêne inconsciente car aucun indice visuel en vision périphérique ne lui fera tourner naturellement la tête. Il faut donc que le réalisateur de la VR vidéo ou le concepteur du jeu vidéo crée un indice, tel qu’un personnage ou un objet se déplaçant progressivement sur le côté pour imposer à l’observateur de tourner progressivement sa tête. Une autre solution classique est de lui faire entendre un son spatial hors de son champ de vision. Heureusement que notre ouïe est un sens omnidirectionnel !

casque audio vr

S’il n’existe plus consciemment de cadre comme au cinéma, la gestion du hors-champ est plus complexe en VR vidéo. Car il n’y a plus bijection, comme au cinéma, entre la captation et la restitution de la scène où les deux champs de vision sont similaires (chaque pixel de l’écran étant associé à un pixel de la caméra). En VR vidéo, on passe de 360° pour la captation à 100° environ pour la restitution… Une surjection dirait le mathématicien ! Le hors-champ est variable, dépendant du comportement de l’observateur. Si l’observateur est assis sur un siège non pivotant, la gestion de l’orientation dans une VR vidéo est délicate. L’observateur ne pouvant pas tourner sur lui-même, pour une même séquence filmée, la zone d’observation sera limitée à un certain champ de vision horizontal (de 180° à 270° environ) et centrée sur un point central fixe (voir le livre de François Klein « Réaliser son premier film en réalité virtuelle » pour gérer cette limitation). A moins de faire une commande non-linéaire ou par hystérésis (voir mon livre « Les casques de réalité virtuelle et de jeux vidéo », § 9.3, www.pressesdesmines.com), guère exploitée actuellement en VR vidéo mais utilisée parfois dans d’autres applications VR. La commande par hystérésis : l’observateur, en tournant suffisamment sa tête par rapport à ses épaules (angle supérieur à 60° par exemple), fait pivoter l’ensemble de la scène horizontalement. Et quand l’observateur revient en position « tête perpendiculaire à ses épaules », la scène ne pivote pas en sens inverse. Cette commande s’acquière très aisément après un court apprentissage, comme nous l’avons testée en téléopération. Va-t-elle être exploitée en « VR vidéo » pour tout public, similaire à la commande manuelle d’une souris pour visualiser une vidéo 360 sur écran ? Il serait temps de la tester.

De même, il n’y a actuellement plus bijection, hélas, entre la résolution des images captées et celle plus faible des images restituées : un autre problème, inexistant au cinéma. Par ailleurs, la vision, sens actif, implique des mouvements de convergence des yeux, liés à leur accommodation. En conséquence, il est également important de comprendre cette dynamique inconsciente pour savoir si dans un visiocasque, il faut proposer également une vision monoscopique pour les spectateurs gênés par la vision stéréoscopique du cinéma 3Ds… A débattre au prochain article.

Phillippe Fuchs video 360 video vrPhilippe Fuchs
Professeur de réalité virtuelle à Mines ParisTech
Ancien président de l’AFRV
Co-animateur du collège R&D d’UNI-VR
www.philippe-fuchs.fr

Laurent Bonnotte
Chargé de cours à l’Hôpital La Salpétrière
Artiste vidéaste créateur de la série de vidéos animées « Les lendemains hybrides »
www.sante-digitale.fr/author/laurent-bonnotte

 

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