User:Vincent.dufour/sandbox

Le "Lighthouse Tracking" aussi appelé le "Base station" est une invention créer pour augmenter la simulation avec la réalité virtuelle. Cette invention a été créée par la compagnie HTC et Valve Corporation dans le but d'ajouter de l'action avec leur casque de réalité virtuelle. En effet, l'invention permet d'utiliser l'espace d'une pièce ou vous pouvez déplacer le personnage du jeux vidéo en vous déplacent dans la pièce grâce est 2 boites placer en diagonale appelé " Lighthouse Tracking ". Son nom a été définie ainsi à cause de son utilisation de la lumière pour naviguer le casque de réalité virtuelle et les manettes grâce à la lumière qui l’envoi pour créer un aspect 3 dimensionnel relative à la position de départ des stations d’où vient le nom "Lighthouse Tracking" qui signifie : localisation par un phare.

Matériel et Fonctionnement
Principalement, les boites envoient une grande quantité de lumière non visible dans la pièce et elles sont utilisé en tant que point de références pour observer les modifications des donner de transmission pour recréer une espace 3 dimensionnel relative à la position de la station. La lumière créer provient de plusieurs petite LED stationnaire qui transmet de la lumière non-visible et deux lasers monter sur des moteurs pour obtenir une rotation de 60 fois par seconde. Les deux lasers sont mécaniquement synchronisés à environ 180 degrés de différence afin qu’ils puissent balayés la pièce chacun leur tour. Le mécanisme produit un cycle permanant ou les lumières stationnaires clignote une fois puis un moteur tourne dans l’axe des abscisses un le laser en direction de la pièce, puis les lumières stationnaires clignotent une deuxième fois pour laisser l’autre moteur tourner dans l’axe des ordonnées et ainsi pointer le deuxième laser en direction de la pièce. Ce cycle continue jusqu’à l’arrêt du système.

Réception de la lumière
D’autre part, pour recevoir la lumière provenant du "Lighthouse", les casques de réalité virtuelle et les manettes produit par HTC sont équipés de plusieurs photodétecteurs/*lien*/ pour capter la lumière émit par les LED et les lasers des "Lighthouse". Pour calculer la position des contrôles et du casque de réalité virtuelle, les photodétecteurs attends simplement un clignotement produit par les LED et ensuite ils calculent le temps entre se clignotement et la réception du laser. Puisque les lasers tournent, le temps entre la détection d’un flash et d’un laser donne un angle dans l’axe des abscisses et, par la suite, un angle dans l’axe des ordonnées. Les calculs de trigonométrique sont calculer par un microcontrôleur sur les manettes ou le casque de réalité virtuelle de HTC. Les manettes et le casque de réalité virtuelle produit par HTC possède plusieurs photodétecteurs. Premièrement, l’utilisation de plusieurs photodétecteurs est très utilise pour compléter les calculs de trigonométriques et obtenir non seulement l’angle, mais aussi calculer la position relative entre le "Lighthouse" et les manettes ou le casque de réalité virtuelle. De plus, avoir une grande quantité de photodétecteurs permet de créer une forme. En effet, puisque chaque photodétecteurs est placer à un endroit précis sur les manettes ou le casque de réalité virtuelle, le microcontrôleur de ces derniers objets peut connaitre les photodétecteurs qui ont détecter la lumière du "Lighthouse" et créer une image virtuelle d’une manette ou du casque de réalité virtuelle qui ne dit pas seulement la position relative de l’objet, mais aussi la position qu’il fait face.

Les avantage
Les avantages de cette technologie est que les couts généraux des calculs est très minime, surtout par rapport au traitement d’image. Le matériel de réception est peu couteux et il est également très petit et léger, ce qui optimal lorsqu’on tente de créer un casque de réalité virtuelle qui ne donnent pas des maux de tête puisqu’il est relativement lourd. De plus, cette technologie possède un très bas délai entre le moment où l’information est envoyée et celui où elle est reçue, contrairement aux techniques de suivi de l’image, qui doit attendre que l’image soit transmise, puis traitées et analysé puisque les matrices de points des images peuvent être très grande. Aussi, la précision de la position, grâce au dénombrement des microcontrôleur, apporte une stabilité qui est extrêmement importante lorsqu’un travail avec la réalité virtuelle, puisque des erreurs angulaires ou des retards de délai peuvent crées des tonnes de problématiques qui rendent les casques de réalité virtuelle peu utilisable ou inutilisables. Les décalages d’un casque de réalité virtuelle peuvent apporter des étourdissements ou des malaises chez certaines personnes, donc ils est énormément important que les calculs soit rapide et efficace ce que le "Lighthouse" possède.

Capacité et Précision
D’une part, les deux lasers du "Lighthouse" possède une vitesse de 3600 tours minutes. Si vous possédez deux "base station", un câble relie les deux boites pour les synchroniser. Par contre, comme les lasers ne peuvent pas allumer en même temps, les deux "Lighthouse" doivent allumer l’un après l’autre. Par exemple, si nous avons deux "base station", la première s’appelant A et la deuxième s’appelant B, la station A doit effectuer son cycle normal qui est de faire balayer le premier laser dans l’axe des abscisses, puis faire balayer le deuxième laser dans l’axe des abscisses. Donc, la station A effectué son cycle, puis s’éteint pour laisser la station B effectuer son cycle. C’est deux stations font des cycles en alternance puisqu’il peut seulement avoir un laser balayant la pièce. Nous pouvons donc en déduire que si nous utilisons 3 "base station", les trois stations vont procéder à leur cycle à tour de rôle et ainsi de suite. Chaque fois qu’un laser balaye la pièce, cela lui prend un temps de 8.333ms, alors un photodétecteur est toucher par un laser a toute les 8.333ms ou à un taux de 120Hz. Les manettes de HTC ont un taux de rafraichissement de 250Hz et le casque de réalité virtuelle de HTC à un taux de rafraîchissement de 225 Hz. Dans le pire cas, la latence pour le casque de réalité virtuelle est d’environ 1 ms et la latence pour les manettes sont d’environ 2.7ms si nous assumons que les transmissions par fil et sans-fil ont des latences négligeables dans ces calculs.

le bruit résiduel
Dans une disposition où les "Lighthouse" sont à 2,4m du sol et à 4m de distance, pour le casque de réalité virtuelle de HTC, le bruit résiduel avec deux stations de base est isotrope et possède une marge d’erreur distance d’environ 0.3mm. Lorsqu’on utilise une station, la répartition du bruit devient fortement anisotrope avec une marge d’erreur d’environ 0,3mm latéralement et une marge d’erreur d’environ 2,1mm pour la distance relative entre l’objet et la station. Pour les manettes, l’ampleur du bruit résiduel est très similaire.

Localisation
Les "Lighthouse" ne font pas simplement mettre à jour les données de la position et l’orientation de l’objet quand un photodétecteur reçoit un laser. À la place, l’estimation de la localisation est principalement avancée par l’intégration de l’accélération linéaire et des mesures de vitesse angulaire à partir de chaque appareil pour déduire sa nouvelle position depuis sa dernière position connue. Cela est actualiser chaque fois qu’elle reçoit une nouvelle information. Les stations servent simplement à contrôler l’accumulation de changement d’orientation et de position. Contrairement à d’autre casque de réalité virtuelle qui utilise les mesures de position relative dans l’axe des ordonnées et des abscisses grâce à une caméra, les "Lighthouse" mesurent seulement la localisation dans l’axe des abscisses, puis dans l’axe des ordonnées à 8.33ms d’intervalle. Ceci est une différence majeure, car cela rajoute de la complexité a algorithme du senseur.

les effets majeurs
Ce système à deux effets majeurs, premièrement, contrairement à restreindre l’estimation de la position localiser d’un objet en calculant une seule image prise par une caméra, le code des capteurs du "Lighthouse" doivent restreindre la solution de la localisation dans les étapes indépendantes. De plus, il se trouve qu’il n’y a même pas de dérivés d’un partiel de la position, car les photodétecteurs sont touchés à des moment différent, lors du balayage des lasers. L’estimation du mouvement fait par l’appareil doit être pris en compte pour calculer l’estimation complète du positionnement et de son orientation. Heureusement, plusieurs algorithmes de fusion de capteurs sont utilisés pour supporter de telles mises à jour partielles de l’état comme l’algorithmes the Kalman filter.

L’autre effet est que l’information total envoyer par les photodétecteurs est la moitié qu’un système basé sur des caméras a la même fréquence de trame. Par contre, même si le "Lighthouse" balaye avec des intervalles de 120Hz, il peut seulement fournir la même information qu’un système baser sur une caméra à 60Hz. Mais, la caméra livre la position dans l’axe des abscisses et des ordonnées en même temps. Donc, même si le l’envoie de l’information du système du "Lighthouse" à 120hz est plus rapide et court qu’un système caméra à 60Hz on ne peut affirmer qu’il est 2 fois plus rapide.