Solution de head tracking « complet » avec OpenTrack, à l'essai sur Elite: Dangerous

Qu'est-ce qu'OpenTrack ?

Simplement la couche logicielle qui permettra d'exploiter pleinement les capteurs nécessaires au suivi de mouvement de votre tête pour les retranscrire dans un cockpit virtuel.

OpenTrack et ses nombreux composants sont développés sous license GPLv3 et associe donc un développement actif à une totale gratuité.(1)

Si le logiciel supporte différentes solutions de suivi de mouvement, allant du Rift à l'ArUco (utilisé en «réalité augmentée»), nous allons nous intéresser au choix le plus populaire tant par sa facilité de mise en place que par son coût très modeste.

Quel matériel et à quel coût ?

Pour s'assouplir les cervicales dans un cockpit virtuel, il faudra utiliser un couple matériel simple qui sera ensuite entièrement géré par OpenTrack :

• un capteur passif, qui sera ici une webcam
• un émetteur actif, constitué d'un ensemble de LEDs infrarouges (qui nécessiteront une source de courant)

Le capteur passif :

La webcam devra pouvoir garder l'émetteur dans son champ de vision (quel que soit le mouvement de votre tête) et délivrer un nombre suffisant d'images par secondes (frames per second - fps) pour garder un suivi fluide et réactif (60 fps assurant une excellente efficacité).

Il faudra ensuite lui adjoindre un filtre éliminant l'essentiel de la lumière visible pour la transformer en capteur infrarouge. Un morceau de disquette ou de pellicule photo exposée suffit.

Nous verrons dans la partie installation qu'il est parfois nécessaire de pratiquer une manipulation intrusive qui demandera d'avoir une webcam dédiée au suivi de mouvement.

Dans ce sens, la Playstation Eye, constitue un choix populaire, très efficace (60 à 120 fps), pour environ 10 €.

L'émetteur actif :

Vous aimez bricoler ? Si ça n'est pas le cas, pas de panique : un particulier propose un émetteur élaboré spécifiquement pour le head tracking qu'il suffira de connecter à un port USB. Il s'agit du DelanClip, prévu pour être attaché au casque audio et disponible pour environ 30 €.

>>> page Facebook

>>> page Ebay

Les pratiquants du fer à souder pourront assembler un émetteur à trois diodes infrarouges en respectant leurs positions relatives et leur qualité d'émission (longueur d'onde, puissance et angle d'émission). Le tout fait chuter la facture de l'émetteur «maison» aux environs de 5 €, en fonction du matériel à disposition. À vous de définir un choix d'alimentation (port USB, piles, etc.), un système de fixation et une armature rigide adéquate.

>>> galerie de Freetrack qui comprend également les indications pour la réalisation d'un émetteur.

Contrairement au DelanClip, vous pourrez élaborer un émetteur pour casquette qui s'affranchit de l'asservissement à un casque audio. Ce qui peut être pratique pour une installation avec Dolby Surround dont profite si bien le fantastique sound design d'Elite: Dangerous.

Environ 15 à 20 € pour un dispositif «fait maison». Voilà un argument particulièrement incisif.

Installation

L'utilisation du couple émetteur IR et webcam est directement héritée du défunt FreeTrack qui avait déjà eu la bonne idée de répliquer les principes de capture de mouvement initiés par NaturalPoint et son TrackIR .

OpenTrack propose donc d'utiliser les éléments développés pour FreeTrack, dont il reprend le protocole (le transfert d'infos vers le jeu/simulateur) et le «tracker» (partie logicielle qui communique la rotation et translation de la tête au module principal du programme).

On retrouve cette sélection dans OpenTrack dans le choix «Main Tracker» (ici : PointTracker 1.1) et «Game protocol» (ici : FreeTrack 2.0).

(les captures suivantes viennent de mon OpenTrack)

OpenTrack est immédiatement compatible avec une assez longue liste de jeux, dont Elite: Dangerous. Aucune configuration expérimentale n'est donc à prévoir.

Le PointTracker 1.1 de FreeTrack est d'ailleurs compatible avec tout logiciel supportant les interfaces TrackIR , SimConnect et FSUIPC.

>>> page d'accueil FreeTrack avec présentation et lien vers la liste des programmes compatibles.

Afin que tout fonctionne dans les meilleures conditions, il faudra tout de même passer par quelques réglages et préparations préliminaires.

Au niveau matériel, la webcam devra être équipée d'un filtre, placé sur son optique, qui éliminera l'essentiel de la lumière visible pour ne laisser passer que l'infrarouge.

Il suffira de découper un morceau de disquette ou de pellicule photo (la partie ne contenant pas de cliché, exposée et développée) aux dimensions adéquates.

(images issues de la page DelanClip sur Facebook)

Toute webcam étant normalement équipée d'un filtre IR réduisant la réception des sources infrarouges, et donc d'un émetteur IR, il sera peut-être nécessaire de passer par la case «boucherie» et retirer la lentille filtrante de la webcam dédiée.

Cette opération délicate sera cependant très dépendante de vos conditions lumineuses, l'émetteur IR ayant généralement une puissance suffisante pour assurer un tracking sans défaut. On procède alors à l'installation comme suit :

La première étape consistera à paramétrer la webcam via les réglages du PointTracker 1.1 en définissant sa résolution, le nombre de FPS, sa position et un peu plus tard, quand tout sera prêt, la sensibilité/seuil (threshold) et hystérésis (une façon de gérer le retard ou lag du signal). Il est aussi possible de choisir quels axes seront utilisés (parmi les six).

La deuxième étape consistera essentiellement à indiquer les dimensions de l'émetteur. Il est aussi possible de calibrer la position de l'émetteur par rapport au centre de la tête.

La dernière étape consistera à peaufiner les réglages du matériel (sensibilité de la webcam, placement, etc.) et surtout à enfin tester son cockpit virtuel dans Elite: Dangerous en prenant soin de bien configurer les courbes de réponse des différents axes (bouton «Mapping»).

• Réponse asymétrique pour lever et baisser la tête.
• L'amplitude en levant la tête étant très importante en dogfight dans Elite: Dangerous.
• En abscisse : le mouvement de notre tête en degrés.
• En ordonnée : le mouvement traduit dans le cockpit virtuel. 

Performances

Pas besoin de «Performance Enhancers» avec ce système. Le résultat est très comparable à ce que permet un TrackIR 5.

Il y a un poil de jitter (instabilité de position fixe) qu'il est possible de réduire en modifiant les réglages du filtre Accela Mk 4 qu'utilise OpenTrack. Il suffit de réduire la valeur de l'Exponent. Mais ça augmente aussi sensiblement le lag.

Le filtre Accela Mk4 gère le traitement des positions successives de l'émetteur et a le grand avantage d'être très dynamique tout en gardant une latence particulièrement faible. Le suivi et le repérage de cibles multiples et d'obstacles sont grandement facilités (faire attention l'astéroïde qu'on frole en poursuivant une cible tout en tentant d'en garder une autre à l'½il, par exemple), ce qui rend le pilotage agressif presque confortable (les motards comprendront cette attention permanente de chaméléon aux yeux sur rotules).

Si Elite: Dangerous modélise effectivement un cockpit à 6DoF(2), les axes de translation sont fortement limités par souci de cohérence avec la mobilité cervicale du pilote virtuel.

Est-ce bien utile par rapport à un 3 DoF comme celui proposé par l'ED Tracker ?

Objectivement : pas spécialement

Subjectivement, c'est plus agréable, plus immersif et pouvoir bouger la tête vers l'avant permet en plus de mieux se focaliser sur les écrans latéraux. Avancer et se décaler à droite permet également d'avoir un meilleur champ de vision sur les six heures droit du Eagle, par exemple. Mieux pour l'immersion, mais c'est évidemment une question d'appréciation et de sensibilité personnelle.

Quant à l'utilité d'un tel système avec Elite: Dangerous : je me permettrais d'affirmer que ça procure une aisance telle, qu'il est difficile de s'en passer une fois qu'on y a goûté.

Si vous avez une expérience d'utilisation de head tracking avec un simulateur de vol, vous savez que c'est aussi indispensable qu'un HOTAS.

Le fait de pouvoir sélectionner les cibles, les verrouiller et les suivre tout en man½uvrant est un avantage et un confort indéniable dans Elite: Dangerous car le tout se fait sans lacher les commandes, sans aucune interruption. Détruire une cible et en engager une autre immédiatement en la vérouillant tout en étant désaxé devient très intuitif.

Il en va de même lors de la navigation en pointant le regard vers les corps célestes ou les vaisseaux en supercruise.

Tarif attractif et cervicales heureuses

Au prix d'un bricolage épuisant (attacher le DelanClip au casque et découper un filtre), et pour une brouette d'euros, il vous est donc possible de tourner la tête dans tous les sens, d'ouvrir vos panneaux d'un regard et de combattre de façon plus intuitive qu'avec le «mouse look» dans Elite: Dangerous.

En comparaison avec l'ED Tracker, il n'y a aucune dérive et le 6DoF pourra vous être utile dans d'autres activités ludiques, bien que les éléments nécessaires soient plus nombreux et plus encombrants mais pour un prix quasiment équivalent (voire inférieur).

En attendant les expériences plus immersives comme celles que promet l'Oculus Rift, le head tracking avec OpenTrack peut tout à fait valoir l'investissement en réglages et matériel.

Merci à Bourrinopathe d'avoir rédigé cet article pour JoL.

Notes :

(1) L'autre solution logicielle de head tracking est FaceTrackNoIR mais ce dernier n'est pas aussi souvent mis à jour et ne dispose pas du filtre Accela Mk4 (il utilise le Mk2) qui brille par sa réactivité.

(2) Un émetteur trois points, permettra d'obtenir une simulation comportant six degrés de liberté (6 DoF - Degrees of Freedom). Concrètement :

• regarder en haut et en bas (rotation)
• regarder à gauche et à droite (rotation)
• incliner la tête à gauche et à droite (rotation)
• déplacer la tête à gauche et à droite (translation)
• déplacer la tête d'arrière en avant (translation)
• déplacer la tête en haut ou en bas (translation)