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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR GENERATING MULTIMEDIA DATA ASSOCIATED WITH A SYSTEM FOR PRACTICING SPORTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/167532
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention proposes reducing motion sickness for users of mechanical systems used to practice sports that comprise an immersive virtual reality device. In particular, the invention is based on the use of prediction and interpolation algorithms that enable fluid movements to be displayed within the virtual environment.

Inventors:
ZITVOGEL, Olivier (17 Rue des Hallebardes, Strasbourg, 67000, FR)
PRINZ, Konstantin (Ziegelhaustrasse 18, 5400 Baden, 5400, CH)
Application Number:
IB2017/051453
Publication Date:
September 20, 2018
Filing Date:
March 13, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SPONDEO GROUP SA (Via Luigi Canonica 11, 6900 Lugano, 6900, CH)
International Classes:
A63F13/211; A63F13/525; A63F13/65; A63F13/803
Other References:
WEI XU ET AL: "Augmenting Exercise Systems with Virtual Exercise Environment", 30 November 2009, ADVANCES IN VISUAL COMPUTING, SPRINGER BERLIN HEIDELBERG, BERLIN, HEIDELBERG, PAGE(S) 490 - 499, ISBN: 978-3-642-10330-8, XP019134393
SAM TREGILLUS ET AL: "VR-STEP", HUMAN FACTORS IN COMPUTING SYSTEMS, ACM, 2 PENN PLAZA, SUITE 701 NEW YORK NY 10121-0701 USA, 7 May 2016 (2016-05-07), pages 1250 - 1255, XP058257178, ISBN: 978-1-4503-3362-7, DOI: 10.1145/2858036.2858084
CHRISTIAN BACH: "Holodia court contre la montre", 21 July 2015 (2015-07-21), XP002776399, Retrieved from the Internet [retrieved on 20171206]
None
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Procédé de génération de données multimédia par un générateur d'environnement virtuel associé à un système mécanique de sport et à destination d'un casque de réalité virtuelle caractérisé en ce qu'il comprend:

- une étape de réception d'échantillons cinétiques à une première fréquence régulière ou irrégulière, ces échantillons cinétiques étant représentatifs d'une position de l'utilisateur dans un déplacement estimé provenant de l'utilisation du système mécanique de sport lors d'une session d'exercice ;

- une étape de détermination d'une position de caméra au sein d'un environnement virtuel, ladite position représentant la position dudit utilisateur dans l'environnement virtuel, ladite détermination étant faite à une seconde fréquence régulière, dite fréquence d'affichage, supérieure à la première fréquence et par interpolation de la position de l'utilisateur reçue ;

- une étape de génération des données multimédia correspondant à la position de la caméra à la fréquence d'affichage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de détermination de la position de caméra comprenne :

- une étape de calcul à la première fréquence d'une vitesse instantanée correspondant à la vitesse de l'utilisateur entre le dernier échantillon reçu et le précédent.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre :

- une étape de détermination d'une vitesse instantanée ajustée à partir de la vitesse instantanée, de la position de l'utilisateur simulée dans l'environnement virtuel et de la position reçue dans le dernier échantillon, cette étape étant faite à la première fréquence.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - une étape de détermination de la position de la caméra à la fréquence d'affichage en fonction de la précédente position de la caméra et de la vitesse instantanée ajustée.

Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre :

- une étape de détermination de l'arrêt du déplacement lorsqu'un temps écoulé sans réception d'un nouvel échantillon cinétique est supérieur à un seuil dépendant de l'intervalle temporel moyen entre deux échantillons cinétiques.

Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre :

- une étape de retranscription des mouvements du corps réalisés par l'utilisateur aux mouvements de la caméra dans l'environnement virtuel.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, le système mécanique de sport étant un rameur d'intérieur, le procédé comporte en outre :

- une étape d'inversion du sens du mouvement.

8. Système de sport comportant :

- un système mécanique de sport ;

- un générateur d'environnement virtuel associé au système mécanique de sport ; et

- un casque de réalité virtuelle connecté au générateur d'environnement virtuel ;

caractérisé en ce que le générateur d'environnement virtuel comprend :

- des moyens de réception d'échantillons cinétiques à une première fréquence régulière ou irrégulière, ces échantillons cinétiques étant représentatifs d'une position de l'utilisateur dans un déplacement estimé provenant de l'utilisation du système mécanique de sport lors d'une session d'exercice ;

- des moyens de détermination d'une position de caméra au sein d'un environnement virtuel, ladite position représentant la position dudit utilisateur dans l'environnement virtuel, ladite détermination étant faite à une seconde fréquence régulière, dite fréquence d'affichage, supérieure à la première fréquence et par interpolation de la position de l'utilisateur reçue ;

- des moyens de génération des données multimédia correspondant à la position de la caméra à la fréquence d'affichage.

9. Système selon la revendication 8 caractérisé en ce que le casque de réalité virtuelle dispose d'un affichage OLED.

10. Système selon la revendication 8 ou 9 caractérisé en ce que le casque de réalité virtuelle dispose d'un champ de vision inférieur à 180 degrés.

11. Système selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un réglage matériel pour régler la distance inter pupillaire.

12. Programme d'ordinateur comprenant des instructions adaptées à la mise en œuvre de chacune des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.

13. Moyen de stockage d'informations, amovible ou non, partiellement ou totalement lisible par un ordinateur ou un microprocesseur comportant des instructions de code d'un programme d'ordinateur pour l'exécution de chacune des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.

Description:
PROCÉDÉ DE GÉNÉRATION DE DONNÉES MULTIMÉDIA ASSOCIEE À UN SYSTÈME DE SPORT

La présente invention concerne le domaine des systèmes mécaniques de sport comprenant un dispositif d'immersion en réalité virtuelle et plus particulièrement des méthodes permettant de réduire la cinétose lors de l'utilisation d'un tel système. Les systèmes mécaniques de sport sont des systèmes permettant à un utilisateur de pratiquer une activité sportive en salle en simulant généralement une activité sportive réelle sur un dispositif contrôlé. On peut citer en exemple de tels systèmes les vélos d'intérieur, les vélos elliptiques, les rameurs d'intérieur, les tapis de courses etc. Ces systèmes sont typiquement constitués du dispositif sportif en lui-même qui permet à l'utilisateur de produire un effort. Il s'agit typiquement de la bicyclette, du rameur etc. Ce dispositif sportif est couplé à une résistance réglable qui permet de contrôler le niveau d'effort devant être fourni par l'utilisateur lors de l'utilisation du dispositif sportif. Cette résistance peut prendre une multitude de formes, il peut s'agir par exemple d'une roue inertielle ralentie par frottement ou par un champ magnétique réglable ou encore de pales plongées dans l'eau dont le mouvement freine le mouvement du dispositif sportif comme dans certains rameurs d'intérieur.

Aujourd'hui, le réglage de la résistance est généralement contrôlé par un ordinateur de contrôle de l'activité. Cet ordinateur de contrôle permet l'affichage de différents programmes d'activité et l'affichage d'une interface homme machine permettant de choisir son programme et ainsi d'agir sur le niveau de résistance. Les fonctions de l'ordinateur de contrôle sont complétées par des fonctions de suivi et d'établissement de statistiques sur les séances d'activité, le suivi cardiaque de l'utilisateur etc.

La réalité virtuelle est une simulation informatique interactive immersive, visuelle, sonore d'environnements réels ou imaginaires. La finalité de la réalité virtuelle est de permettre à une personne (ou à plusieurs) une activité sensori-motrice et cognitive dans un monde artificiel, créé numériquement, qui peut être imaginaire, symbolique ou une simulation de certains aspects du monde réel. Couplée à un système mécanique de sport, la réalité virtuelle permet de simuler la pratique sportive dans un environnement virtuel pouvant, par exemple, simuler une pratique en extérieur. Ainsi, la pratique est rendue plus ludique et agréable qu'une pratique en environnement d'intérieur statique.

Malgré les nombreuses applications possibles, l'utilisation de la réalité virtuelle n'est pas encore répandue et les tentatives de commercialiser un produit basé sur la réalité virtuelle se sont heurtés à un problème récurrent : La cinétose ou maladie de la réalité virtuelle.

La cinétose (cybersickness ou encore motion sickness en anglais) se produit lorsque l'exposition à un environnement virtuel provoque des symptômes qui sont semblables aux symptômes du mal des transports. Ce syndrome est à la source de vertiges, maux de tête, perte d'orientation, nausées etc. Il peut se produire au cours de l'expérience virtuelle, mais également lors du retour à la réalité et peut persister pendant des heures.

La cinétose est différente du mal des transports en ce qu'elle peut être causée par la perception visuelle de mouvements, sans qu'un mouvement réel de l'utilisateur soit nécessaire. La cinétose est le point critique qui limite le lancement des applications commerciales à base de réalité virtuelle.

La présente invention a pour but de résoudre les inconvénients précités et plus particulièrement de réduire la cinétose chez l'utilisateur d'un système mécanique de sport comprenant un dispositif d'immersion en réalité virtuelle. L'invention se base sur l'utilisation d'algorithmes de prédiction et d'interpolation permettant l'affichage d'un mouvement fluide au sein de l'environnement virtuel.

L'invention concerne un procédé de génération de données multimédia par un générateur d'environnement virtuel associé à un système mécanique de sport et à destination d'un casque de réalité virtuelle caractérisé en ce qu'il comprend: - une étape de réception d'échantillons cinétiques à une première fréquence régulière ou irrégulière, ces échantillons cinétiques étant représentatifs d'une position de l'utilisateur dans un déplacement estimé provenant de l'utilisation du système mécanique de sport lors d'une session d'exercice ;

- une étape de détermination d'une position de caméra au sein d'un environnement virtuel, ladite position représentant la position dudit utilisateur dans l'environnement virtuel, ladite détermination étant faite à une seconde fréquence régulière, dite fréquence d'affichage, supérieure à la première fréquence et par interpolation de la position de l'utilisateur reçue ;

- une étape de génération des données multimédia correspondant à la position de la caméra à la fréquence d'affichage.

Selon un mode particulier de réalisation, l'étape de détermination de la position caméra comprend :

- une étape de calcul à la première fréquence d'une vitesse instantanée correspondant à la vitesse de l'utilisateur entre le dernier échantillon reçu et le précédent.

Selon un mode particulier de réalisation, le procédé comprend en outre :

- une étape de détermination d'une vitesse instantanée ajustée à partir de la vitesse instantanée, de la position de l'utilisateur simulée dans l'environnement virtuel et de la position reçue dans le dernier échantillon, cette étape étant faite à la première fréquence.

Selon un mode particulier de réalisation, le procédé comprend en outre :

- une étape de détermination de la position de la caméra à la fréquence d'affichage en fonction de la précédente position de la caméra et de la vitesse instantanée ajustée.

Selon un mode particulier de réalisation, le procédé comporte en outre : - une étape de détermination de l'arrêt du déplacement lorsqu'un temps écoulé sans réception d'un nouvel échantillon cinétique est supérieur à un seuil dépendant de l'intervalle temporel moyen entre deux échantillons cinétiques.

Selon un mode particulier de réalisation, le procédé comporte en outre :

- une étape de retranscription des mouvements du corps réalisés par l'utilisateur aux mouvements de la caméra dans l'environnement virtuel.

Selon un mode particulier de réalisation, le système mécanique de sport étant un rameur d'intérieur, le procédé comporte en outre :

- une étape d'inversion du sens du mouvement.

L'invention concerne également un système de sport comportant :

- un système mécanique de sport ;

- un générateur d'environnement virtuel associé au système mécanique de sport ; et

- un casque de réalité virtuelle connecté au générateur d'environnement virtuel ;

caractérisé en ce que le générateur d'environnement virtuel comprend :

- des moyens de réception d'échantillons cinétiques à une première fréquence régulière ou irrégulière, ces échantillons cinétiques étant représentatifs d'une position de l'utilisateur dans un déplacement estimé provenant de l'utilisation du système mécanique de sport lors d'une session d'exercice ;

- des moyens de détermination d'une position de caméra au sein d'un environnement virtuel, ladite position représentant la position dudit utilisateur dans l'environnement virtuel, ladite détermination étant faite à une seconde fréquence régulière, dite fréquence d'affichage, supérieure à la première fréquence et par interpolation de la position de l'utilisateur reçue ; - des moyens de génération des données multimédia correspondant à la position de la caméra à la fréquence d'affichage.

Selon un mode particulier de réalisation, le casque de réalité virtuelle dispose d'un affichage OLED.

Selon un mode particulier de réalisation, le casque de réalité virtuelle dispose d'un champ de vision inférieur à 180 degrés. Selon un mode particulier de réalisation, le système comprend un réglage matériel pour régler la distance inter pupillaire.

L'invention concerne également un programme d'ordinateur comprenant des instructions adaptées à la mise en œuvre de chacune des étapes du procédé selon l'invention lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.

L'invention concerne également un moyen de stockage d'informations, amovible ou non, partiellement ou totalement lisible par un ordinateur ou un microprocesseur comportant des instructions de code d'un programme d'ordinateur pour l'exécution de chacune des étapes du procédé selon l'invention.

Dans un mode particulier de réalisation, des étapes du procédé précité sont déterminées par des instructions de programmes d'ordinateurs. En conséquence, l'invention vise aussi un programme d'ordinateur sur un support d'informations, ce programme étant susceptible d'être mis en œuvre par un microprocesseur, ce programme comprenant des instructions adaptées à la mise en œuvre des étapes du procédé tel que mentionné ci-dessus. Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable.

L'invention vise aussi un support d'informations lisible par un microprocesseur, et comprenant des instructions d'un programme d'ordinateur tel que mentionné ci- dessus.

Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comprendre un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple une ROM de microcircuit, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple un disque dur, ou encore une mémoire flash.

D'autre part, le support d'informations peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur une plateforme de stockage d'un réseau de type Internet.

Alternativement, le support d'informations peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé en question.

Le support d'informations et le programme d'ordinateur précités présentent des caractéristiques et avantages analogues au procédé qu'ils mettent en œuvre. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après en relation avec les dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs :

la figure 1 illustre un exemple de système de sport selon l'invention ;

la figure 2 illustre les relations fonctionnelles entre les différents composants du système selon un exemple de réalisation de l'invention ;

la figure 3 illustre le procédé de génération des données multimédia dans un exemple de réalisation de l'invention ; la figure 4 illustre le procédé d'interpolation selon un exemple de réalisation de l'invention ;

la figure 5 est un bloc-diagramme schématique d'un dispositif de traitement de l'information pour la mise en œuvre d'un ou plusieurs modes de réalisation de l'invention.

La cinétose se déclenche chez les utilisateurs de réalité virtuelle pour plusieurs raisons différentes, certaines techniques, d'autres dues au fonctionnement du corps humain. Parmi les causes prédominantes qui génèrent la cinétose lors de l'utilisation de la réalité virtuelle immersive nous pouvons citer les causes suivantes :

Le désaccord fonctionnel entre l'expérience visuelle et l'activité motrice. Cette première cause est l'une des principales et se produit lorsque l'environnement virtuel ne réagit pas de manière cohérente avec les mouvements réels de l'utilisateur du système mécanique sportif. Ceci se produit, par exemple, lorsqu'une latence trop importante existe entre un mouvement de l'utilisateur et l'affichage de la conséquence de ce mouvement dans l'environnement virtuel.

Une autre cause de cinétose est un effet de flou ou de saccade qui entraîne une incohérence entre l'expérience virtuelle et la vision dans le monde réel.

La cinétose se produit également lorsque l'image virtuelle affichée ne respecte pas le champ de vision de l'œil humain. L'utilisation d'angles de vue plus larges ou plus réduits entraine une incohérence pour le cerveau.

Une instabilité posturale durant l'expérience de réalité virtuelle peut se produire lorsque la position du corps qui tend naturellement à réajuster sa position pour se fixer à la verticale n'est pas cohérente avec l'environnement virtuel. Il y a dans ce cas une incohérence entre les informations visuelles perçues et les informations de l'oreille interne de l'utilisateur. Cette instabilité posturale est génératrice de cinétose. Les individus ont une distance inter pupillaire variable autour de 62mm. Cette distance peut légèrement varier selon les individus. Le résultat de cette variation est une sensation de flou par rapport à l'image perçue et un rejet de l'expérience virtuelle par l'utilisateur générateur de cinétose.

Enfin, lorsque la transition est trop rapide entre le monde virtuel et le monde réel, les usagers déclarent ressentir des effets de nausées et d'étourdissements typiques de la cinétose. La figure 1 illustre un exemple de système de sport selon l'invention. Un utilisateur 1.1 utilise un rameur d'intérieur 1.2. Ce rameur 1.2 comporte un actionneur cinétique 1.3 qui lui permet d'imprimer un mouvement typiquement en tirant sur actionneur relié par un ruban à un capteur cinétique 1.4. Le capteur oppose une résistance au mouvement contrôlée par un ordinateur de contrôle 1.5. Cet ordinateur de contrôle outre le contrôle de la résistance de l'appareil enregistre les paramètres du mouvement, force de traction, nombre de coups de rames par minute, extension du tirage et autres transmis par le capteur cinétique 1.4. A partir de ces paramètre, il calcule des informations statistiques à destination de l'utilisateur et les affiche sur l'écran de contrôle compris dans l'ordinateur de contrôle 1.5. Dans le cadre de l'invention, le système mécanique de sport comprend également un générateur d'environnement virtuel 1.6. L'utilisateur étant doté d'un casque de vision 1.7, le générateur d'environnement virtuel 1.6 obtient de l'ordinateur de contrôle 1.5 un ensemble de paramètres sur le déplacement généré par l'action de l'utilisateur. Par exemple, il est possible d'obtenir de manière régulière la position de l'utilisateur ainsi que le temps écoulé depuis le début de la session. Une session étant définie comme la période de temps entre la mise en action par l'utilisateur du système et l'arrêt. Ces paramètres de déplacement peuvent être obtenus soit sur requête du générateur d'environnement virtuel soit émis de manière plus ou moins régulière par l'ordinateur de contrôle selon les modèles de systèmes mécaniques de sport.

L'ordinateur de contrôle et le générateur d'environnement virtuels sont deux dispositifs de traitement de l'information programmés de manière spécifiques pour la fonction à effectuer. Ils sont typiquement des dispositifs tels que celui illustré figure 5 et décrit plus loin. L'homme du métier comprend également que dans certains modes de réalisation, les fonctions d'ordinateur de contrôle et de générateur d'environnement virtuels peuvent être effectuées par un seul et même dispositif de traitement de l'information sans modifier leur mode de fonctionnement.

Ceci n'est qu'un exemple, une bicyclette d'appartement, un vélo elliptique ou encore un tapis de course pourraient être utilisés de la même manière. La figure 2 illustre les relations fonctionnelles entre les différents composants du système selon un exemple de réalisation de l'invention.

L'actionneur cinétique 1.3 permet à l'utilisateur d'imprimer le mouvement au système mécanique de sport. Ce mouvement est transmis, flèche 2.1, au capteur d'inertie 1.4. Cette transmission est typiquement mécanique, par exemple via un ruban de traction dans le cas d'un rameur. Il peut s'agir d'un ensemble pédalier chaîne de transmission dans le cas d'une bicyclette d'intérieur.

Le capteur d'inertie 1.4 capture de mouvement mécanique et le transforme en une donnée numérique de mouvement transmise, flèche 2.2, à l'ordinateur de contrôle 1.5. La transmission peut prendre toute forme connue de l'homme du métier, filaire ou sans fil, permettant la transmission d'un signal numérique entre le capteur et l'ordinateur de contrôle 1.5, par exemple un bus série, un simple câble transmettant une information numérique modulée ou un lien Bluetooth etc.

L'ordinateur de contrôle 1.5 utilise alors cette information de mouvement pour effectuer, entre autres, une estimation de déplacement. Cette estimation de déplacement utilise le mouvement ainsi qu'un modèle permettant d'estimer le déplacement qu'aurait un canot réel subissant un même effort de la part d'un rameur. La façon dont cette estimation est réalisée n'est pas le sujet de ce document et ne sera pas décrite ici plus avant. Cette estimation permet à l'ordinateur de contrôle 1.5 de transmettre cette information, flèche 2.3 au générateur d'environnement virtuel 1.6. Cette transmission peut être périodique selon une fréquence propre à l'ordinateur de contrôle ou générée par un événement. Par exemple certaines bicyclettes d'intérieur transmettent l'information de déplacement à chaque tour de roue effectué par l'utilisateur. On comprend que dans cette situation, la transmission est irrégulière et imprévisible. Dans d'autres cas encore, la transmission peut être réalisée sur requête du générateur d'environnement virtuel. Dans ce cas, ce dernier est maître de la fréquence de transmission dans les limites des possibilités de l'ordinateur de contrôle. L'ordinateur de contrôle impose généralement une fréquence maximum ne pouvant pas être dépassée. Ici encore la transmission peut être effectuée par tout moyen. Il peut s'agir d'une transmission filaire, par exemple USB, Ethernet ou lien série. Il peut s'agir d'une transmission sans fil, par exemple Bluetooth ou Wifi. Il peut encore s'agir de tout moyen de communication inter-processus lorsque les deux fonctions d'ordinateur de contrôle et de générateur d'environnement virtuel sont exécutées par un même dispositif de traitement de l'information.

Typiquement, le casque de réalité virtuelle 1.7 transmet également des informations de mouvement au générateur d'environnement virtuel 1.6. Ces informations concernent les mouvements de tête effectués par l'utilisateur et sont intégrées aux informations de mouvement reçues de l'ordinateur de contrôle 1.5 pour la génération de l'environnement virtuel.

D'autres capteurs peuvent être utilisés pour récupérer diverses informations sur les mouvements de l'utilisateur et/ou son environnement :

- Capteurs installés sur l'utilisateur : accéléromètre, magnétomètre, gyroscope, capteurs de constantes physiologiques (par ex. fréquence cardiaque, fréquence respiratoire, température corporelle, pression sanguine, saturation en oxygène...)

- Capteurs distants tels que caméra (quelque soit le spectre), sonar, capteurs électromagnétique, etc... A l'aide de ces informations de mouvement, le générateur d'environnement virtuel 1.6 met à jour la position de l'utilisateur dans l'environnement. Il s'agit essentiellement de situer la caméra dans un environnement en trois dimensions. Ensuite, la position de la caméra étant déterminées, les images vues par cette caméra sont générées pour être renvoyées au casque de réalité virtuelle 1.7 avec le son accompagnant la scène. Le casque de réalité virtuelle est typiquement un casque de vision en trois dimensions équipé d'écouteurs. Les images générées sont donc typiquement des images en trois dimensions comprenant une image destinée à chacun des yeux de l'utilisateur.

La transmission 2.4 entre le casque et le générateur d'environnement virtuel peut être effectuée par tout moyen. Il peut s'agir d'une transmission filaire, par exemple USB, Ethernet ou lien série. Il peut s'agir d'une transmission sans fil, par exemple Bluetooth ou Wifi.

La figure 3 illustre le procédé de génération des données multimédia dans un exemple de réalisation de l'invention. Ces données sont générées à destination du casque de réalité virtuelle à partir des données de mouvement transmises par l'ordinateur de contrôle.

Les échantillons cinétiques 3.1 sont constitués des données transmises par l'ordinateur de contrôle. Un échantillon correspond à une transmission de données. Le contenu particulier des données transmises peut varier entre les différents systèmes mécaniques de sport. Dans tous les cas ces données sont représentatives d'une position de l'utilisateur dans un déplacement estimé provenant de l'utilisation du système mécanique de sport lors d'une session d'exercice. Dans l'exemple de réalisation basée sur un rameur d'intérieur, les données transmises comprennent une distance parcourue et une étiquette temporelle (timestamp en anglais) associée qui donne la date relative au début de la session à laquelle cette distance a été parcourue virtuellement par l'utilisateur utilisant le système mécanique de sport.

L'étape 3.2 d'accumulation permet au générateur d'environnement virtuel de mémoriser les échantillons reçus. Ces échantillons sont transmis selon une fréquence temporelle qui peut être régulière ou non. L'accumulation permet de mémoriser ces échantillons quand ils arrivent pour leur utilisation ultérieure. L'étape 3.3 d'interpolation cinétique permet d'effectuer une interpolation entre les échantillons pour générer une fréquence d'échantillons suffisante pour obtenir une simulation fluide du mouvement dans l'environnement virtuel. Les détails de cette interpolation seront décrits plus loin en relation avec la figure 4. En effet, la fréquence de transmission des échantillons est typiquement insuffisante et conduirait sans interpolation à un mouvement saccadé de la caméra dans l'environnement virtuel.

L'étape 3.4 détermine le déplacement de la caméra dans l'environnement virtuel en fonction des échantillons interpolés. La position de la caméra représente la position de l'utilisateur dans l'environnement virtuel correspondant à son activité sur le système mécanique de sport. Le déplacement de la caméra intègre également les données de mouvement de tête transmises par le casque et/ou les données de mouvements du corps transmises par d'autres capteurs de position. Cet aspect n'est pas développé dans le présent document mais est primordial pour conserver la cohérence entre les mouvements réels de l'utilisateur et les mouvements virtuels.

L'étape 3.5 consiste alors à générer les images et possiblement le son correspondant à la nouvelle position de la caméra dans l'environnement virtuel. Ces images et le son représentent l'environnement virtuel tel qu'il est vu par la caméra. Ces données constituent les données multimédia 3.6 qui seront transmises à l'utilisateur pour être restituées par le casque réalisant ainsi l'immersion de l'utilisateur dans le monde virtuel. La figure 4 illustre le procédé d'interpolation selon un exemple de réalisation de l'invention.

L'une des causes importantes de cinétose est la non fluidité des mouvements de caméra dans l'environnement virtuel. Si l'image présente des saccades, le mouvement perçu n'est plus cohérent avec les mouvements de l'utilisateur et perturbe son oreille interne. Or les échantillons transmis par l'ordinateur de contrôle du système mécanique de sport sont transmis avec une fréquence qui n'est généralement pas importante, typiquement de l'ordre de 50 Hz pour un rameur ou même entre 0,5 Hz et 2 Hz pour une bicyclette transmettant un échantillon à chaque tour de pédalier. L'expérience montre qu'un rafraîchissement des images par le casque de réalité virtuel supérieur ou égal à 60 Hz est désirable pour diminuer le risque de cinétose. Dans l'exemple de réalisation, la fréquence de rafraîchissement est de 75 Hz. Pour obtenir des mouvements fluides à la fréquence de rafraîchissement d'affichage il est donc nécessaire de procéder à une interpolation des positions de la caméra et de ne pas se contenter de mettre cette position à jour lors de la transmission d'un nouvel échantillon. Le procédé d'interpolation prends en entrée les données de mouvement 4.1 transmises par l'ordinateur de contrôle. Ces données comportent dans l'exemple de réalisation une distance courante et l'étiquette temporelle du temps courant.

Le procédé d'interpolation se décompose en deux modules distincts qui ne s'exécutent pas à la même fréquence. Un premier module, symbolisé par la flèche 4.8 s'exécute à la fréquence de transmission des échantillons, cette fréquence de transmission pouvant être irrégulière et imprévisible. Il consiste à calculer une vitesse instantanée ajustée 4.5. Ensuite un second module symbolisé par la flèche 4.9 utilise cette vitesse instantanée ajustée pour produire une position de la caméra 4.7 à la fréquence d'affichage, 75 Hz dans l'exemple de réalisation.

Lors de la réception d'un échantillon, une étape 4.2 permet le calcul de la vitesse instantanée à partir des données de mouvement de l'échantillon reçu et des données de mouvement de l'échantillon précédent. La vitesse instantanée correspond à la vitesse de l'utilisateur entre le dernier échantillon reçu et le précédent. Tout d'abord on calcule la différence des distances parcourues entre les deux échantillons, delta_distance = distance_courante - distance_précédente. On calcule ensuite la différence de temps séparant les deux échantillons, delta_temps = temps_courant - temps_précédent. La vitesse instantanée 4.3 correspond alors au rapport des deux, vîtes se_instantanée = delta_distance / delta_temps. La vitesse instantanée est utilisée pour mettre à jour la position de l'utilisateur à la fréquence d'affichage, et ce en attendant la réception un nouvel échantillon. Lorsque celui-ci arrive, il est probable que la position de l'utilisateur simulée dans l'environnement virtuel soit en retard ou en avance en comparaison de la position reçue dans le dernier échantillon. Pour éviter le cumul de ces erreurs d'estimation, il convient d'ajuster la vitesse de déplacement estimée lors de la réception d'un nouvel échantillon, c'est-à-dire de la modérer si l'estimation est en avance, ou de l'accentuer si l'estimation est en retard. L'étape d'ajustement 4.4 permet de calculer une vitesse instantanée ajustée 4.5. Cet ajustement évite une dérive de la position calculée dans l'environnement virtuel par rapport à la position transmise par les échantillons sans générer de saccades comme le ferait un recalage brutal à la réception de l'échantillon. Typiquement, l'ajustement consiste à appliquer un coefficient d'ajustement à la vitesse instantanée en fonction de l'écart entre le nouvel échantillon reçu et la position estimée. Ce coefficient d'ajustement est inférieur à 1 lorsque le nouvel échantillon est en avance et supérieur à 1 lorsque le nouvel échantillon est en retard. Dans l'exemple de réalisation, le coefficient d'ajustement est compris entre les valeurs 0,8 et 1,2. Le coefficient d'ajustement prend les valeurs maximales, 0,8 ou 1,2 lorsque l'écart entre l'échantillon reçu et la position estimée est supérieure à 1 mètre. Il évolue de manière linéaire entre les deux bornes en fonction de l'écart pour des écarts inférieurs ou égaux à 1 mètre. Bien entendu, ces valeurs numériques constituent un exemple dans le cadre d'un rameur et pourront être différentes en fonction du type de système de sport considéré et de la fréquence des échantillons.

C'est alors cette vitesse instantanée 4.5 qui est utilisée par l'étape 4.6 pour déterminer à la fréquence d'affichage la position courante de la caméra dans l'environnement virtuel. La position de la caméra est alors mise à jour à la fréquence de rafraîchissement selon la formule suivante : position = position_précédente + vitesse instantanée ajustée*dt. Où dt représente la durée entre deux rafraîchissement soit 13,3 ms pour une fréquence de 75 Hz.

Certains systèmes mécaniques de sport de transmette des échantillons que lorsque l'utilisateur est en mouvement, par exemple une bicyclette qui transmet un échantillon à chaque tour de pédalier. Pour ces systèmes, seul la détection de la non réception d'échantillon permet de détecter l'arrêt de l'utilisateur. Avantageusement une étape de détermination de l'arrêt est donc ajoutée à ce procédé. Par exemple, on détermine l'arrêt lorsqu'un temps écoulé sans réception d'un nouvel échantillon cinétique est supérieur à un seuil dépendant de l'intervalle temporel moyen entre deux échantillons cinétiques. Par exemple, le seuil peut être défini comme correspondant à trois fois l'intervalle temporel moyen entre deux échantillons cinétiques.

Ainsi, un mouvement fluide à la fréquence d'affichage suffisante est généré ce qui permet de réduire le risque de déclenchement d'une cinétose chez l'utilisateur. Ce risque est encore réduit par l'utilisation d'un casque utilisant un écran OLED ayant une faible persistance rétinienne bien que toute autre technologie d'affichage puisse être utilisée. Avantageusement, le casque utilisé possède un champ de vision inférieur à 180 degrés, respectant ainsi les champs de vision auquel le cerveau est habitué, ce qui réduit également le risque d'apparition de la cinétose.

L'instabilité posturale durant l'expérience en réalité virtuelle est combattue par la retranscription des mouvements du corps réalisés par l'utilisateur aux mouvements de la caméra dans l'environnement virtuel. Ainsi les informations visuelles et celles de l'oreille interne sont concordantes à tout moment.

Avantageusement, le système est doté d'un réglage matériel, par exemple au niveau du casque, pour régler la distance inter pupillaire et ainsi adapter parfaitement l'expérience en trois dimensions à la morphologie de l'utilisateur.

Pour amortir les transitions entre le monde réel et le monde virtuel, le système dispose d'espaces de transition. Cette zone permet à l'utilisateur de s'habituer à l'expérience virtuelle et de faire ses réglages préalables avant de lancer la simulation. Dans le cas d'un rameur d'intérieur, la logique veut que l'utilisateur fasse dos à la direction d'avancement du canot qu'il manœuvre dans l'environnement virtuel. Il s'avère que ce mode de progression dans l'environnement virtuel n'est pas confortable et peut contribuer à l'apparition d'une cinétose. L'inversion du sens de marche du canot virtuel et donc une progression où l'utilisateur fait face à la direction du mouvement ne provoque pas de gêne de l'utilisateur et de fait réduit le risque d'apparition de la cinétose. Avantageusement le générateur d'environnement virtuel intègre donc une inversion du sens du mouvement dans le cas d'un rameur d'intérieur. La figure 5 est un bloc-diagramme schématique d'un dispositif de traitement de l'information 500 pour la mise en œuvre d'un ou plusieurs modes de réalisation de l'invention. Le dispositif 500 de traitement de l'information peut être un périphérique tel qu'un micro-ordinateur, un poste de travail ou d'un terminal mobile de télécommunication. Le dispositif 500 comporte un bus de communication connecté à:

- une unité centrale de traitement 501, tel qu'un microprocesseur, notée CPU ;

- une mémoire à accès aléatoire 502, notée RAM, pour mémoriser le code exécutable du procédé de réalisation de l'invention ainsi que les registres adaptés à enregistrer des variables et des paramètres nécessaires pour la mise en œuvre du procédé selon des modes de réalisation de l'invention, la capacité de mémoire de celui- ci peut être complété par une mémoire RAM optionnelle connectée à un port d'extension, par exemple ;

- une mémoire morte 503, notée ROM, pour stocker des programmes informatiques pour la mise en œuvre des modes de réalisation de l'invention ;

- une interface réseau 504 est normalement connectée à un réseau de communication sur lequel des données numériques à traiter sont transmis ou reçus.

L'interface réseau 504 peut être une seule interface réseau, ou composée d'un ensemble d'interfaces réseau différentes (par exemple filaire et sans fil, interfaces ou différents types d'interfaces filaires ou sans fil). Des paquets de données sont envoyés sur l'interface réseau pour la transmission ou sont lues à partir de l'interface de réseau pour la réception sous le contrôle de l'application logiciel exécuté dans le processeur 501 ;

- une interface utilisateur 505 pour recevoir des entrées d'un utilisateur ou pour afficher des informations à un utilisateur ; - un support de stockage optionnel 506 noté HD ;

- un module d'entrée/sortie 507 pour la réception / l'envoi de données depuis / vers des périphériques externes tels que disque dur, support de stockage amovible ou autres.

Le code exécutable peut être stocké dans une mémoire morte 503, sur le support de stockage 506 ou sur un support amovible numérique tel que par exemple un disque. Selon une variante, le code exécutable des programmes peuvent être reçu au moyen d'un réseau de communication, via l'interface réseau 504, afin d'être stocké dans l'un des moyens de stockage du dispositif de communication 500, tel que le support de stockage 506, avant d'être exécuté.

L'unité centrale de traitement 501 est adaptée pour commander et diriger l'exécution des instructions ou des portions de code logiciel du programme ou des programmes selon l'un des modes de réalisation de l'invention, instructions qui sont stockées dans l'un des moyens de stockage précités. Après la mise sous tension, le CPU 501 est capable d'exécuter des instructions stockées dans la mémoire RAM principale 502, relatives à une application logicielle, après que ces instructions aient été chargées de la ROM par exemple. Un tel logiciel, lorsqu'il est exécuté par le processeur 501, provoque les étapes des organigrammes présentés dans les figures X à Y pour être exécutées.

Dans ce mode de réalisation, l'appareil est un appareil programmable qui utilise un logiciel pour mettre en œuvre l'invention. Toutefois, à titre subsidiaire, la présente invention peut être mise en œuvre dans le matériel (par exemple, sous la forme d'un circuit intégré spécifique ou ASIC).

Naturellement, pour satisfaire des besoins spécifiques, une personne compétente dans le domaine de l'invention pourra appliquer des modifications dans la description précédente. Bien que la présente invention ait été décrite ci-dessus en référence à des modes de réalisation spécifiques, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation spécifiques, et les modifications qui se trouvent dans le champ d'application de la présente invention seront évidentes pour une personne versée dans l'art.