SIMULATION ASSOCIE

L'invention porte sur un élément mobile de commande préhensible simulant une manette de jeu à au moins un élément de commande à butée physique ou Joystick en langue anglaise, et un procédé de simulation associé.

Les systèmes de télécommande par mouvement peuvent être utilisés pour interagir avec des écrans tels des téléviseurs connectés. La commande à distance ou télécommande peut être dans un mode de pointage pour commander un curseur sur l'écran, mais également dans un mode de reconnaissance de geste, dans lequel le mouvement imprimé à distance par l'utilisateur est traduit en commandes. En outre, le mouvement de la télécommande peut être utilisé pour contrôler des jeux, par exemple pour imiter un volant servant à commander un jeu de course de voitures, ou un élément de contrôle en forme de manette ou bâton pour les jeux de simulation de vol.

En général, les jeux sont conçus pour être commandés par une manette à au moins un élément de commande à butée physique ou joystick, ce qui signifie que le logiciel de jeu convertit une entrée par la manette de jeu en actions dans le jeu.

Le brevet américain US 8137195 B2 porte sur l'utilisation d'une télécommande à capteur de mouvement pour appareils de jeux émulés. Le brevet propose des méthodes pour adapter les caractéristiques du mouvement en fonction du type d'appareil émulé. Par exemple, dans un jeu de tir, les caractéristiques du mouvement peuvent être adaptées en fonction du type d'arme utilisée par l'avatar. Le dispositif de mouvement proposé est en communication directe avec l'application (jeux). L'avantage est que la caractéristique de mouvement du dispositif de jeu peut être émulée en détail en fonction de l'application (jeux), mais l'inconvénient est que cela implique également une adaptation de l'application.

Un but de l'invention est de proposer une solution qui ne nécessite pas d'adaptation de l'application. Un but de l'invention est de pouvoir simuler un joystick ou manette de jeu à au moins un élément de commande à butée physique.

Il est proposé, selon un aspect de l'invention, un système de commande à élément mobile de commande préhensible, comprenant :

- des moyens de détermination des valeurs de composantes du vecteur de gravité selon au moins un axe d'un repère mobile lié à l'élément mobile, comprenant un ensemble capteur de mouvement comprenant un accéléromètre à au moins un axe de mesures et un gyromètre à au moins un axe de mesure, par fusion de mesures délivrées par l'accéléromètre et le gyromètre;

- des moyens de traitement adaptés pour convertir, par application directe d'un gain, lesdites composantes en signaux de sortie correspondant à ceux d'une manette de jeu équivalente à munie d'au moins un élément de commande à butée physique; et

- des moyens de délivrance desdits signaux de sortie correspondant à ladite manette de jeu équivalente à au moins un élément de commande à butée physique. II est ainsi possible de simuler un joystick ou manette de jeu équivalente à au moins un élément de commande à butée physique à partir d'un élément mobile de commande préhensible. Tous les jeux peuvent être commandés par un joystick, ainsi, en simulant une manette de jeu, la télécommande peut être utilisée avec tous les jeux sans nécessiter d'adaptation du jeu. Les moyens de traitement et de délivrance peuvent être internes et/ou externes à l'élément mobile de commande préhensible.

Par conséquent, pour que la télécommande puisse être utilisée avec la majorité des jeux sans nécessiter d'adapter le logiciel de jeu, il est commode de convertir le mouvement de la télécommande en signaux de manette de jeu à au moins une butée physique. En d'autres termes, même si l'utilisateur contrôle le jeu par le mouvement d'une télécommande, le système perçoit qu'il est contrôlé par un joystick.

La fusion peut être partielle ou complète. Selon des situations dynamiques, on mesure également l'accélération propre de l'élément mobile de commande, aussi un accéléromètre seul peut manquer de fiabilité, et l'utilisation combinée d'un accéléromètre et d'un gyromètre permet d'améliorer la précision du système.

Dans un mode de réalisation, lesdits moyens de traitement sont adaptés pour déterminer une position de référence neutre à partir d'une mise en correspondance entre les axes dudit repère mobile et les axes de ladite manette de jeu équivalente, et d'une application d'un décalage auxdites composantes.

Ainsi, il est possible de paramétrer une position de référence correspondant à la position relâchée du joystick correspondant (ou manette de jeu à au moins un élément de commande à butée physique).

Selon un mode de réalisation, lesdits moyens de traitement sont, en outre, adaptés pour ne pas tenir compte, autour de la position de référence neutre de l'élément mobile, de mouvements angulaires, selon au moins un des axes de l'élément mobile, inférieurs à un seuil respectif.

Ainsi les petits mouvements, généralement non représentatifs d'une volonté de l'utilisateur de bouger l'élément de commande, ne sont pas pris en compte. Cela peut être fait sur un seul axe ou plusieurs axes indépendamment, ce qui permet d'avoir un élément de commande moins nerveux ou moins réactif lorsque l'utilisateur ne change pas intentionnellement l'orientation de l'élément de commande, ce qui est plus plaisant pour l'utilisateur. Par exemple, dans un jeu de course, cela peut servir à ne pas avoir un volant de direction réactif ou nerveux, avec des mouvements incontrôlés autour de la position de référence neutre.

Dans un mode de réalisation, lesdits moyens de traitement sont adaptés pour simuler ladite butée physique à partir d'une limite d'angle au- delà de laquelle la dite butée est considérée comme atteinte. Les axes de l'accéléromètre et du repère mobile lié à l'élément mobile peuvent être identiques, sinon une simple transformation permet de passer des axes de l'accéléromètre aux axes du repère mobile. Dans un mode de réalisation, lesdits moyens de détermination sont adaptés pour déterminer lesdites valeurs desdites composantes du vecteur de gravité à partir d'une matrice d'attitude obtenue par fusion de mesures délivrées par l'accéléromètre et le gyromètre. L'utilisation d'une matrice d'attitude étant universelle, les techniques de calcul de la matrice ont peu d'importance.

Par exemple, ledit ensemble capteur de mouvement comprend, en outre un magnétomètre.

Un magnétomètre peut être utilisé à la place du gyromètre, ou en complément du gyromètre, et permet de fournir une orientation absolue dans le repère de référence terrestre (champ magnétique). L'élément mobile peut être muni d'au moins un bouton physique ou virtuel (par exemple représenté sur un écran tactile), mis en correspondance avec des boutons de ladite manette de jeu équivalente.

Ainsi on simule également les boutons de commande du joystick équivalent.

L'élément mobile peut être une télécommande, un téléphone mobile, une tablette tactile, ou une manette de jeu munie d'au moins un capteur de mouvement.

Il est également proposé, selon un autre aspect de l'invention, un procédé de simulation d'une manette de jeu équivalente à au moins un élément de commande à butée physique, à partir d'un élément de commande préhensible, comprenant les étapes consistant à : - déterminer des valeurs de composantes du vecteur de gravité selon au moins un axe d'un repère mobile lié à l'élément mobile, à partir de données fournies par un ensemble capteur de mouvement comprenant un accéléromèl u moins un axe de mesures et un gyromètre à au moins un axe de mesure, par fusion de mesures délivrées par l'accéléromètre et le gyromètre;

- convertir, par application direc n gain, lesdites composantes en signaux de sortie correspondant à une manette de jeu équivalente à au moins un élément de commande à butée physique; et

- délivrer lesdits signaux de sortie correspondant à ladite manette de jeu équivalente à au moins un élément de commande à butée physique.

L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation décrits à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels :

- la figure 1 illustre schématiquement un mode de réalisation d'un élément mobile de commande préhensible, selon un aspect de l'invention ;

- les figures 2a et 2b illustrent respectivement un joystick réel à un et deux éléments de commande à butée physique, selon l'état de la technique ;

- les figures 3a et 3b illustrent un exemple d'utilisation de l'invention pour un jeu de course ;

- les figures 4a et 4b illustrent un exemple d'utilisation de l'invention pour un jeu de simulation de vol ;

- la figure 5 illustre schématiquement un mode de mise en œuvre du procédé, selon un aspect de l'invention ;

- La figure 6 représente schématiquement la butée mécanique et l'angle limite d'un élément de commande d'un joystick équivalent ;

- la figure 7 illustre schématiquement la mise en œuvre d'une limite d'angle pour simuler au moins une butée physique, selon un aspect de l'invention ;

- la figure 8 illustre schématiquement la mise en œuvre d'une non prise en compte de mouvements trop faibles ou non intentionnels selon l'état de l'art, dans le cas d'un joystick réel à manette de commande à au moins une butée physique ; - la figure 9 illustre schématiquement la mise en œuvre d'un non prise en compte de mouvements trop faibles ou non intentionnels selon au moins un des axes de l'élément mobile, selon un aspect de l'invention ; et

- la figure 10 illustre schématiquement un exemple de réalisation complet de l'invention, avec l'ensemble des éléments optionnels, selon un aspect de l'invention.

Sur l'ensemble de figures, les éléments ayant les mêmes références sont similaires.

La figure 1 illustre un exemple de système à élément mobile EM de commande préhensible selon un aspect de l'invention, comprenant un module de détermination DET des valeurs de composantes du vecteur de gravité selon au moins un axe d'un repère mobile RM lié à l'élément mobile, un module de traitement TRT adapté pour convertir lesdites composantes en signaux de sortie correspondant à une manette de jeu (ou "joystick" en langue anglaise) équivalente à au moins un élément de commande à butée physique, par application directe d'un gain K, et un module de délivrance OUT desdits signaux de sortie correspondant à ladite manette de jeu équivalente comprenant un élément de commande à butée physique.

Les moyens de traitement TRT et de délivrance OUT peuvent être internes et/ou externes à l'élément mobile EM de commande préhensible. Dans la suite de la description, à titre d'exemple nullement limitatif, les moyens de traitement TRT et de délivrance OUT sont internes à l'élément mobile EM de commande préhensible.

Les figures 2a et 2b illustrent respectivement un joystick réel JS à un élément de commande EC à butée physique BP, et deux éléments de commande EC1 , EC2 respectivement à butée physique BP1 et BP2 de l'état de l'art.

L'élément mobile EM de commande préhensible peut être une télécommande, un téléphone mobile, une tablette tactile, ou une manette de jeu munie d'au moins un capteur de mouvement. L'application directe du gain K est très simple et nécessite seulement un simple processeur. Les valeurs normalisées des composantes du vecteur de gravité varient entre -1 et 1 . Ainsi, l'application d'un gain pour mettre en correspondance le minimum (-1 ) et le maximum (1 ) avec les valeurs minimale et maximale du signal de sortie d'un joystick équivalent, qui dépendent du nombre de bits utilisés (généralement 16 bits).

Par exemple, le module de détermination DET comprend un ensemble capteur de mouvement CAPT pouvant comprendre un accéléromètre A, et éventuellement un gyromètre G et/ou un magnétomètre M.

Lorsque l'ensemble capteur de mouvement CAPT comprend un accéléromètre A à au moins un axe de mesures, les moyens de détermination DET peuvent être adaptés pour déterminer les valeurs des composantes du vecteur de gravité par normalisation des mesures selon les axes du repère mobile RM.

Bien entendu, soit les axes du repère mobile RM et ceux des capteurs de l'ensemble capteur de mouvement CAPT sont identiques, soit une simple transformation permet de passer des axes de l'ensemble capteur de mouvement CAPT aux axes du repère mobile RM.

Lorsque l'ensemble capteur de mouvement CAPT comprend un accéléromètre A à au moins un axe de mesures et un gyromètre G à au moins un axe de mesures, les moyens de détermination DET sont adaptés pour déterminer les valeurs des composantes du vecteur de gravité par fusion de mesures délivrées par l'accéléromètre A et le gyromètre G. La fusion peut être partielle ou complète. En ce cas, les moyens de détermination DET peuvent être adaptés pour déterminer les valeurs des composantes du vecteur de gravité à partir d'une matrice de rotation obtenue par fusion de mesures délivrées par l'accéléromètre A et le gyromètre G.

Le module de traitement TRT peut être adapté pour déterminer une position de référence neutre à partir d'une mise en correspondance entre les axes du repère mobile RM et les axes de la manette de jeu équivalente, et d'une application d'un décalage auxdites composantes.

L'application d'un décalage est utilisée pour régler la position neutre autour de laquelle les angles d'inclinaison de l'élément mobile EM de commande peuvent varier.

Ce décalage permet de définir une orientation ou position de référence neutre, par exemple, pour un jeu de conduite, la télécommande pourrait être tenue horizontalement, tandis que pour un jeu de vol, la télécommande peut être tenue comme un bâton vertical.

En outre, l'élément mobile EM peut être muni d'au moins un bouton physique ou virtuel (par exemple représenté sur un écran tactile), non représentés sur la figure 1 , mis en correspondance avec des boutons du joystick équivalent.

Les figures 3a et 3b illustrent un exemple de jeu de course dans lequel la télécommande est tenue horizontalement (l'utilisateur tient chaque extrémité d'une main). Le roulis de la télécommande (rotation selon l'axe y) est utilisé comme une fonction de direction (volant), et peut être converti en l'axe x de la manette de commande (mouvement gauche-droite), comme illustré sur la figure 3a. Le tangage de la télécommande (rotation selon l'axe x) peut être utilisé pour l'accélération et le freinage, comme illustré sur la figure 3b, et peut être converti en l'axe y de la manette de commande (mouvement avant-arrière). Dans la position de référence neutre, l'axe y de la télécommande peut être incliné d'un angle de 45° par rapport au vecteur de gravité comme représenté sur la figure 3b. Les figures 4a et 4b représentent un exemple de jeu de simulation de vol dans lequel la télécommande est tenue verticalement comme un bâton. Le roulis de la télécommande (rotation selon l'axe y) est à nouveau utilisée en tant que fonction de direction, et peut être converti en l'axe x de la manette de commande (mouvement gauche-droite). Le tangage de la télécommande, dans cet exemple la rotation selon l'axe z, peut être utilisé pour monter ou descendre, et peut être converti en l'axe des y de la manette de commande (mouvement avant-arrière). Dans cet exemple, la position de référence neutre de l'axe x de la télécommande est la position verticale. Ces exemples montrent que selon la façon dont la télécommande est tenue par l'utilisateur, les rotations sur différents axes sont converties en x et y de l'axe de la manette de commande ou joystick équivalent.

La position de référence neutre peut être définie par l'application ou jeu, par exemple pour un jeu de course de voitures, le système peut définir la position horizontale de l'élément de commande mobile comme position de référence neutre.

De manière alternative, les angles de la position de référence neutre peuvent être réglés par l'utilisateur quand il choisit l'orientation pour une application, telle un jeu.

Le système peut vérifier si l'utilisateur tient plus ou moins correctement l'élément mobile de commande EM pour l'application utilisée, avant même de commencer une action de l'application, par exemple d'un jeu. Si la position neutre de départ ne correspond pas à l'application, le système peut alerter l'utilisateur.

Une autre possibilité consiste à définir la position au lancement de l'application, par exemple d'une partie d'un jeu, en tant que position neutre. Il faut alors vérifier que l'utilisateur tient l'élément mobile de commande préhensible EM, par exemple une télécommande, afin d'éviter les situations dans lesquelles l'utilisateur a par exemple placé la télécommande sur une table, et l'attrape juste au démarrage de l'application.

La figure 5 illustre les étapes principales du procédé de simulation d'une manette de jeu équivalente à au moins un élément de commande à butée physique, à partir d'un élément EM de commande préhensible, selon un aspect de l'invention. Dans une étape Etapel , on détermine des valeurs de composantes du vecteur de gravité selon au moins un axe d'un repère mobile RM lié à l'élément mobile. Ensuite, dans une étape Etape2, on convertit les composantes en signaux de sortie correspondant à une manette de jeu équivalente à au moins un élément de commande à butée physique, par application directe d'un gain, et, dans une étape Etape3, on délivre lesdits signaux de sortie correspondant à ladite manette de jeu équivalente à au moins un élément de commande à butée physique. Les moyens de traitement TRT peuvent être adaptés pour simuler une butée physique à partir d'une limite d'angle au-delà de laquelle la butée est considérée comme atteinte. La figure 6 illustre la butée mécanique et l'angle limite d'un élément de commande du joystick équivalent. Ainsi, pour tout mouvement de l'utilisateur entraînant un dépassement de cette limite d'angle, les signaux de sortie simulent l'atteinte d'une butée physique du joystick virtuel correspondant, comme illustré sur la figure 7. La figure 7 correspond à l'application d'une norme euclidienne (norme 2) dans laquelle la limite est représentée par un cercle. Cela est du au fait que dans de nombreux cas, la butée mécanique a une symétrie circulaire. D'autres normes peuvent être appliquées, comme la norme 1 ou la norme infinie.

La figure 8 illustre une zone morte d'un joystick mécanique. Le cercle grisé au milieu représente la zone morte, dans laquelle les mouvements du joystick ne sont pas transmis en sortie. Pour émuler ce cas, on définit un angle de seuil autour de la position de référence neutre, en dessous duquel les mouvements de la télécommande ne changent pas les signaux de sortie du joystick.

Dans le cas d'une télécommande on a plus de liberté pour définir la zone morte. La figure 9 illustre un mode de réalisation avec deux bandes mortes, représentées en frisé, ce qui signifie que la zone morte autour de la position neutre selon l'axe x n'est pas lié à la zone morte autour de la position neutre selon l'axe y. Ce mode de réalisation peut rendre la télécommande d'utilisation plus commode. Par exemple, dans un jeu de courses pour lequel le roulis de la télécommande est mis en correspondance avec l'action de virer, et le tangage est mis en correspondance avec l'accélération et le freinage. Il en résulte une zone morte autour de la position neutre de virage, quelque soit la position d'accélération/freinage, et vice- versa.

La position et la forme de la zone morte peut dépendre de l'application et des préférences ou expériences de l'utilisateur.

En d'autres termes, lesdits moyens de traitement TRT peuvent être adaptés pour ne pas tenir compte, autour de la position de référence neutre de l'élément mobile EM, de mouvements angulaires, selon au moins un des axes de l'élément mobile EM, inférieurs à un seuil respectif, comme illustré sur la figure 9. Cela permet de simuler, indépendamment sur chaque axe, une "bande morte" évitant de tenir compte de petits mouvements non souhaités ou non représentatifs, autour de la position de référence neutre.

Ainsi, les degrés de liberté de l'élément de commande mobile, par exemple une télécommande, donnent à l'utilisateur l'opportunité d'améliorer l'utilisation et la performance de l'élément de commande mobile.

La figure 10 illustre schématiquement un exemple de réalisation complet de l'invention précédemment décrite, avec l'ensemble des éléments optionnels. On commence par extraire deux composantes, la composante X et la composante Y du vecteur de gravité de la matrice d'attitude. Le but est de convertir ces composantes en une la première donnée X et une deuxième donnée Y qui représentent les sorties usuelles des manettes de jeu à au moins un élément de commande à butée physique, selon les normes usuelles. X et Y représentent les angles de l'élément de commande mobile, par exemple une télécommande, et les composantes X et composantes Y représentent sin(X) et sin(Y).

A partir des composantes du vecteur gravité, il est possible d'obtenir les angles de l'élément mobile de commande par application directe de la fonction arcsinus. Toutefois, pour des angles peu importants, ce qui est courant dans les jeux vidéos, il est possible d'approximer un angle par son sinus, aussi, l'application de la fonction arcsinus est optionnelle. En variante, tel qu'illustré sur la figure 10, on peut extraire les valeurs de X et Y par application directe de la fonction arcsinus.

L'application d'un décalage sur X et Y est possible pour paramétrer une position de référence neutre correspondant à la position relâchée du joystick correspondant.

Après la définition de la position de référence neutre il est possible de vérifier si l'angle de l'élément mobile de commande ne dépasse pas l'angle défini par la butée. Dans cet exemple, est appliquée une norme euclidienne pour simuler une butée mécanique circulaire (expliquée ci- dessus dans la description de la figure 7).

Enfin, il est possible d'appliquer une ou deux bandes mortes indépendamment sur X et Y de manière infiltrée de faibles gestes non souhaités par l'utilisateur.

On délivre ensuite, en sortie des signaux équivalents aux données X et Y de sortie d'un joystick ou manette de jeu à au moins un élément de commande à butée physique, directement utilisable par une application, notamment un jeu, sans avoir à modifier cette dernière.

Les signaux sont transmis au système d'exploitation, et utilisés dans le jeu qui est maintenant contrôlé par l'élément mobile de commande, tel une télécommande, comme s'il s'agissait d'un joystick avec butée mécanique.

Dans l'exemple ci-dessus, on utilise deux degrés de liberté x et y, correspondant aux mouvements standards du joystick en deux dimensions. Dans certains joysticks, l'élément de commande lui-même peut être tourné autour de son axe, donnant un troisième degré de liberté. Il est possible d'utiliser le troisième axe de rotation de la télécommande, et de mettre en correspondance cet angle de rotation avec la rotation de l'élément de commande du joystick équivalent. Donc, dans ce cas, on a trois degrés de liberté (rotations) de la télécommande, qui sont mis en correspondance avec les trois degrés de liberté de l'élément de commande du joystick équivalent. Le traitement de ce troisième degré de liberté est identique aux autres (décalage, limite d'angle, bande morte).

La figure 2b illustre une manette de jeu qui comprend deux petits éléments de commande à butée physique, souvent contrôlés par les pouces de l'utilisateur. La manette de jeu envoie les positions de ces deux éléments de commande à butée physique au système d'exploitation. Il est possible d'ajouter des détecteurs de mouvement à la manette de jeu elle-même pour ajouter des degrés de liberté supplémentaires pour les mouvements des utilisateurs. Les mouvements de la manette de jeu peuvent être transformés en signaux équivalents de joystick comme proposé dans la présente invention. Cela signifie que la manette peut envoyer trois signaux joystick au système d'exploitation: deux pour les éléments de commande réels sur la manette de jeu, et un supplémentaire pour indiquer les mouvements de la manette de jeu elle-même.

Dans de nombreux cas, le joystick équivalent est équipé de boutons, si le dispositif mobile est également équipé de boutons (réels ou virtuels (par exemple tactile)), les boutons du dispositif, par exemple une télécommande, peuvent être mis en correspondance avec les boutons du joystick équivalent. La mise en correspondance peut dépendre de l'application, des préférences de l'utilisateur, et de la façon dont l'utilisateur tient l'appareil afin d'être ergonomique.