Relever les défis liés au développement d'interfaces utilisateur stimulantes pour le métavers

Le métavers, combinaison de réalité augmentée (RA), de réalité virtuelle (RV) et de réalité étendue (XR), fait rapidement son apparition dans une variété d'applications grand public, médicales, de l'Industrie 4.0 et d'autres domaines. Le défi pour la communauté de conception consiste à identifier et à appliquer les technologies qui rendront l'expérience utilisateur aussi fluide et aussi immersive que possible. Par exemple, des technologies comme la détection 3D sont nécessaires pour comprendre l'environnement alentour ainsi que la position et les mouvements de l'utilisateur dans cet environnement. D'autres technologies incluent des interfaces homme-machine (IHM) conviviales comme le suivi des mains, la reconnaissance gestuelle et l'audio haute-fidélité.

Prenons un moment pour passer en revue certains défis à relever lors du développement d'expériences utilisateur stimulantes et immersives, notamment la nécessité de performances en temps réel, de formats compacts et de rendement énergétique. Nous présenterons ensuite quelques exemples de solutions d'Analog Devices qui peuvent être utiles, notamment des capteurs tridimensionnels (3D) capables de prendre en charge les interactions des utilisateurs avec des dispositifs RA, RV et XR dans le métavers, des amplificateurs audio de classe D compacts et efficaces pour l'audio haute-fidélité, et des cartes d'évaluation permettant d'accélérer le processus de développement.

Qu'y a-t-il dans la pièce ?

Des imageurs haute résolution à laser à cavité verticale et à émission par la surface (VCSEL) peuvent être utilisés avec un logiciel de temps de vol (ToF) pour détecter, mesurer et suivre des objets dans la pièce. Il vous faudra un imageur avec résolution VGA, capable de fonctionner dans diverses conditions d'éclairage, avec plusieurs modes de détection de distance pour une plus grande précision, ainsi que le bon logiciel 3D et des algorithmes d'analyse adéquats. Ces imageurs nécessitent une fréquence d'images de 30 images par secondes (ips) et une précision de mesure de la distance supérieure à 2 % (Figure 1).

Figure 1 : Il est possible de suivre les personnes et les objets grâce à des imageurs basés sur VCSEL avec résolution VGA. (Source de l'image : Analog Devices, via OnElectronTech.com)

IHM de reconnaissance gestuelle

Grâce à une modification logicielle, vous pourrez peut-être utiliser ce même imageur VCSEL pour la reconnaissance gestuelle s'il dispose d'un mode de fonctionnement proche capable de capter les mouvements de la main entre 25 et 80 centimètres (cm) environ, et d'un processeur en temps réel rapide. La plupart des gens utilisent déjà une forme de reconnaissance gestuelle avec les écrans tactiles. Des interfaces de reconnaissance gestuelle personnalisées peuvent être développées afin de prendre en charge des applications comme la maintenance industrielle, les procédures médicales et les environnements de jeu.

Mesurer les mouvements

Dans certaines circonstances, il est essentiel de mesurer le mouvement relatif, comme la direction dans laquelle l'utilisateur regarde et si oui ou non il bouge la tête ou marche dans une direction spécifique. Pour ce faire, une unité de mesure inertielle (IMU) MEMS (microsystèmes électromécaniques) miniature avec six degrés de liberté (DoF), un gyroscope et un accéléromètre peuvent être utilisés de manière combinée afin de comprendre le mouvement rotatif et l'accélération de l'utilisateur (Figure 2).

Figure 2 : Utilisés ensemble, un gyroscope (à gauche) et un accéléromètre (à droite) peuvent fournir des informations concernant le mouvement et la position. (Source de l'image : Analog Devices)

Les accéléromètres MEMS peuvent mesurer l'accélération dynamique et statique (réponse à la gravité) sur les trois mêmes axes orthogonaux qui définissent les axes de rotation d'un gyroscope, améliorant ainsi davantage les informations sur les mouvements.

Son efficace et immersif

Un son haute qualité peut être nécessaire pour fournir le contexte et le retour requis dans le cadre d'une IHM stimulante et immersive, et dans la plupart des cas, il doit également être très écoénergétique. Pour cela, vous pouvez vous tourner vers la dernière technologie d'amplificateur de classe D, qui fournit une qualité audio de classe AB avec un haut rendement, tout en étant conforme à la norme EN55022B en matière d'interférences électromagnétiques (EMI).

Kit de module caméra

L'AD-FXTOF1-EBZ peut servir de plateforme matérielle pour la perception de la profondeur ToF 3D, pour la détection des objets et la reconnaissance gestuelle. Cette solution offre une résolution VGA et une fréquence d'images de 30 ips. Elle peut fonctionner avec une forte lumière ambiante et présente des portées de détection de 25 à 80 centimètres (cm) et de 30 à 300 cm avec une précision supérieure à 2 % (Figure 3).

Figure 3 : Le module de caméra AD-FXTOF1-EBZ offre une résolution VGA et une fréquence d'images de 30 ips. Il peut servir de plateforme matérielle pour la perception de la profondeur ToF 3D, pour la détection des objets et la reconnaissance gestuelle. (Source de l'image : Analog Devices)

Combiné à une carte processeur, l'AD-FXTOF1-EBCZ peut être utilisé pour le développement d'algorithmes et de logiciels 3D. Un kit de développement logiciel (SDK) hôte natif est fourni et inclut des wrappers OpenCV, Python, MATLAB, Open3D et RoS pour simplifier le développement d'applications.

IMU et carte de développement

Si vous avez besoin de détecter la direction et le mouvement, vous pouvez vous tourner vers l'IMU MEMS de précision ADIS16500AMLZ. Cette unité de mesure inertielle inclut un gyroscope de ±2000 degrés par seconde (dps), un accéléromètre de ±40 g et la mise en forme des signaux requise pour des performances optimales. Chaque capteur est entièrement étalonné en usine à l'aide de formules de compensation dynamique pour garantir le fonctionnement correct dans diverses conditions.

Vous pouvez utiliser la carte Breakout ADIS16500/PCBZ pour accélérer le développement d'applications IMU (Figure 4). La carte inclut l'IMU et une embase à 16 broches se raccordant à des câbles plats de 2 millimètres (mm). Les câbles peuvent mesurer jusqu'à 20 cm de long pour la connexion à une carte de développement système.

Figure 4 : La carte Breakout ADIS16500/PCBZ pour l'IMU MEMS de précision ADIS16500AMLZ facilite le développement d'applications. (Source de l'image : Analog Devices)

Solution sonore

Le MAX98304EWL+T est un amplificateur mono de classe D de 3,2 watts (W) à rendement de 93 % en boîtier de 1 mm x 1 mm qui fournit efficacement des performances audio de classe AB. Cet amplificateur élimine le recours à des filtres ou des blindages externes pour répondre aux limitations EMI EN55022B en utilisant la modulation à spectre étalé et des circuits de contrôle de la vitesse de montée avec limitation active des émissions.

Le kit d'évaluation MAX98304EVKIT+ associé fournit une carte entièrement assemblée et testée qui fonctionne avec des entrées différentielles ou asymétriques et qui peut délivrer 3,2 W dans une charge de 4 ohms (Ω).

Conclusion

Divers composants, plateformes d'évaluation et kits de développement sont disponibles pour accélérer le développement d'IHM compactes, efficaces et stimulantes pour le métavers. Il s'agit notamment de caméras basées VCSEL pour la conscience situationnelle et la reconnaissance gestuelle, de modules IMU pour la détection des mouvements, et d'amplificateurs de classe D pour une prise en charge audio efficace.