Systèmes de coordonnées

Fonctionnalité HoloLens (1ère génération) HoloLens 2 Casques immersifs
Cadre de référence stationnaire ✔️ ✔️ ✔️
Cadre de référence attaché ✔️ ✔️ ✔️
Cadre de la phase de référence Pas encore pris en charge Pas encore pris en charge ✔️
Ancres spatiales ✔️ ✔️ ✔️
Mappage spatial ✔️ ✔️
Compréhension des scènes ✔️

Évolution de l’expérience de réalité mixte

Vous pouvez concevoir des applications de réalité mixte pour un large éventail d’expériences utilisateur, à partir de visionneuses vidéo de 360 degrés à l’aide de l’orientation du casque pour les applications et les jeux à l’échelle mondiale à l’aide du mappage spatial et des ancres spatiales :


Mise à l’échelle Configuration requise Exemple d’expérience
Orientation uniquement Orientation du casque (alignée en gravité) visionneuse vidéo 360 °
À l’échelle assise Plus à la position du casque en fonction de la position zéro Jeu de course ou simulateur d’espace
À l’échelle debout Plus à l’origine de l' étage Jeu d’action dans lequel vous avez des canards et une densité
Mise à l’échelle de l’espace Au-dessus du polygone de limites de phase Jeu de puzzle dans lequel vous parcourez le puzzle
À l’échelle mondiale Ancres spatiales (et généralement le mappage spatial) Jeu avec des ennemis provenant de vos murs réels, tels que RoboRaid

Les échelles de l’expérience supérieures suivent un modèle d’imbrication de poupées. le principe de conception clé pour Windows Mixed Reality est un casque donné qui prend en charge les applications conçues pour une mise à l’échelle de l’expérience cible et toutes les échelles les plus petites :


suivi 6DOF Défini par l’étage suivi de 360 ° Limites définies Ancres spatiales Expérience max.
No - - - - Orientation uniquement
Oui Non - - - Positionné
Oui Oui Non - - En aval
Oui Oui Oui Non - Debout-360 °
Oui Oui Oui Oui Non Salle
Oui Oui Oui Oui Oui Réelles

Le cadre de la phase de référence n’est pas encore pris en charge sur HoloLens. une application de mise à l’échelle de l’espace sur HoloLens doit actuellement utiliser le mappage spatial ou la compréhension des scènes pour rechercher le plancher et les murs de l’utilisateur.

Systèmes de coordonnées spatiales

Toutes les applications graphiques 3D utilisent des systèmes de coordonnées cartésiens pour expliquer les positions et les orientations des objets virtuels. Ces systèmes de coordonnées établissent 3 axes perpendiculaires pour positionner les objets : un axe X, Y et Z.

En réalité mixte, votre application est la raison des systèmes de coordonnées virtuels et physiques. Windows appelle un système de coordonnées qui a une signification réelle dans le système physique de coordonnées spatiales.

Les systèmes de coordonnées spatiales expriment leurs valeurs de coordonnées en mètres. Cela signifie que les objets placés à deux unités dans l’axe des X, Y ou Z apparaîtront à 2 mètres l’un de l’autre lorsqu’ils sont rendus en réalité mixte. Sachant cela, vous pouvez facilement afficher des objets et des environnements à l’échelle du monde réel.

En général, les systèmes de coordonnées cartésiennes peuvent être droitiers ou gauches. les systèmes de coordonnées spatiales sur Windows sont toujours droitiers, ce qui signifie que les points de l’axe des X positifs à droite, l’axe Y positif pointe vers le haut (aligné sur la gravité) et les points positifs de l’axe Z vers vous.

Dans les deux types de systèmes de coordonnées, l’axe X positif pointe vers la droite et l’axe Y positif pointe vers le haut. La différence est que l’axe Z positif pointe vers vous ou en éloigne. Souvenez-vous de la direction sur laquelle pointe l’axe Z positif en pointant les doigts de votre gauche ou de la main droite dans la direction X positive et en les faisant passer à la direction Y positive. La direction vers laquelle votre Thumb pointe, que ce soit vers vous ou en dehors, est la direction dans laquelle les points positifs de l’axe Z pour ce système de coordonnées.

Création d’une expérience d’orientation seule ou de mise à l’échelle installée

La clé du rendu holographique est la modification de la vue de l’application de ses hologrammes à mesure que l’utilisateur se déplace, afin de faire correspondre le mouvement de l’en-tête prédit. Vous pouvez créer des expériences à l' échelle assises qui respectent les modifications apportées à la position des têtes et à l’orientation des têtes de l’utilisateur à l’aide d’un cadre stationnaire de référence.

Certains contenus doivent ignorer les mises à jour de position Head, qui restent fixes à un titre et à une distance choisis de l’utilisateur. L’exemple principal est une vidéo de 360 degrés : étant donné que la vidéo est capturée à partir d’un point de vue fixe, l’illusion de la position de la vue doit être déplacée en fonction du contenu, même si l’orientation de la vue change au fur et à mesure que l’utilisateur regarde. Vous pouvez générer une telle expérience d’orientation uniquement à l’aide d’un cadre de référence attaché.

Cadre de référence stationnaire

Le système de coordonnées fourni par un cadre stationnaire de référence permet de conserver les positions d’objets près de l’utilisateur aussi stables que possible, en respectant les modifications apportées à la position des têtes de l’utilisateur.

Pour les expériences à l’échelle assises dans un moteur de jeu comme Unity, une image fixe de référence est ce qui définit la « provenance mondiale » du moteur. Les objets placés à une coordonnée universelle spécifique utilisent le cadre stationnaire de référence pour définir leur position dans le monde réel à l’aide de ces mêmes coordonnées. Le contenu qui reste dans le monde, même au fur et à mesure que l’utilisateur se déplace, est connu sous le nom de contenu à verrouillage universel .

Une application crée généralement une image fixe de référence au démarrage et utilise son système de coordonnées tout au long de la durée de vie de l’application. En tant que développeur d’applications dans Unity, vous pouvez simplement commencer à placer du contenu en fonction de l’origine, qui sera à la position et à l’orientation initiales de l’utilisateur. Si l’utilisateur se déplace vers un nouvel emplacement et veut poursuivre son expérience à l’échelle assise, vous pouvez recentrer l’origine du monde à cet emplacement.

Au fil du temps, à mesure que le système apprend davantage sur l’environnement de l’utilisateur, il peut déterminer que les distances entre les différents points du monde réel sont plus courtes ou plus longues que le système n’était supposé. si vous affichez des hologrammes dans le cadre d’une référence stationnaire pour une application sur HoloLens où les utilisateurs se dépassent d’une zone d’environ 5 mètres de largeur, votre application peut observer une dérive à l’emplacement observé de ces hologrammes. Si votre expérience a des utilisateurs qui se dépassent de 5 mètres, vous créez une expérience à l' échelle mondiale, qui nécessitera d’autres techniques pour garantir la stabilité des hologrammes, comme décrit ci-dessous.

Cadre de référence attaché

Un cadre de référence attaché se déplace avec l’utilisateur lors de son parcours, avec un en-tête fixe défini lorsque l’application crée d’abord le frame. Cela permet à l’utilisateur de regarder confortablement le contenu placé dans ce cadre de référence. Le contenu rendu dans cette méthode relative à l’utilisateur est appelé contenu verrouillé .

Lorsque le casque ne peut pas déterminer où il se trouve dans le monde, un cadre de référence attaché fournit le seul système de coordonnées, qui peut être utilisé pour afficher des hologrammes. Cela permet d’afficher l’interface utilisateur de secours idéale pour indiquer à l’utilisateur que son appareil ne peut pas le trouver dans le monde. Les applications qui sont installées à l’échelle ou supérieures doivent inclure un secours en orientation seule pour aider l’utilisateur à se relancer, avec une interface utilisateur semblable à celle illustrée dans la page d’hébergement de la réalité mixte.

Création d’une expérience de mise à l’échelle permanente ou à l’échelle de l’espace

Pour aller au-delà de la mise à l’échelle sur un casque immersif et créer une expérience à l' échelle debout, vous pouvez utiliser le cadre de la phase de référence.

Pour fournir une expériencede mise à l’échelle de l’espace, en permettant aux utilisateurs de se déplacer dans la limite de 5 mètres qu’ils prédéfinis, vous pouvez également vérifier les limites du niveau intermédiaire .

Cadre de la phase de référence

Lors de la configuration initiale d’un casque immersif, l’utilisateur définit une étape, qui représente la salle dans laquelle ils rencontreront une réalité mixte. L’étape définit au minimum un État d’origine, un système de coordonnées spatiales centré à la position de plancher choisie par l’utilisateur et l’orientation vers l’avant, où il envisage d’utiliser l’appareil. En plaçant le contenu dans ce système de coordonnées au niveau du plan de plancher Y = 0, vous pouvez vous assurer que vos hologrammes apparaissent confortablement à l’étage lorsque l’utilisateur est debout, ce qui permet aux utilisateurs de bénéficier d’une expérience à l' échelle debout.

Limites de la phase

L’utilisateur peut également définir des limites de phase, une zone de la salle qu’il a supprimée pour se déplacer dans la réalité mixte. Dans ce cas, l’application peut créer une expérience de mise à l’échelle de l' espace, à l’aide de ces limites pour s’assurer que les hologrammes sont toujours placés là où l’utilisateur peut les joindre.

Étant donné que le cadre de la phase de référence fournit un système de coordonnées fixe unique dans lequel placer le contenu relatif à l’étage, il s’agit de la solution la plus simple pour le portage des applications à l’échelle du sol et à l’échelle de la place pour les casques de réalité virtuelle. Toutefois, comme pour ces plateformes VR, un seul système de coordonnées peut uniquement stabiliser le contenu dans environ un diamètre de 5 mètres (16 pieds de page), avant que les effets du bras de levier n’entraînent une évolution notable du contenu du centre. Pour aller au-delà de 5 mètres, les ancres spatiales sont nécessaires.

Création d’une expérience à l’échelle mondiale

HoloLens permet d’obtenir de véritables expériences à l' échelle mondiale qui permettent aux utilisateurs de dépasser 5 mètres. Pour créer une application à l’échelle mondiale, vous aurez besoin de nouvelles techniques au-delà de celles utilisées pour les expériences à l’échelle de la place.

Pourquoi un système de coordonnées rigides unique ne peut pas être utilisé au-delà de 5 mètres

Aujourd’hui, lors de l’écriture de jeux, d’applications de visualisation de données ou d’applications de réalité virtuelle, l’approche classique consiste à établir un système de coordonnées universel unique sur lequel toutes les autres coordonnées peuvent être mappées de manière fiable. Dans cet environnement, vous pouvez toujours trouver une transformation stable qui définit une relation entre deux objets dans ce monde. Si vous n’avez pas déplacé ces objets, leurs transformations relatives restent toujours les mêmes. Ce type de système de coordonnées global fonctionne bien lors du rendu d’un monde purement virtuel où vous connaissez toute la géométrie à l’avance. Aujourd’hui, les applications de la mise à l’échelle de la salle établissent généralement ce type de système de coordonnées à l’échelle de la pièce, avec son origine sur le plancher.

en revanche, un appareil de réalité mixte non attaché, tel que HoloLens, a une compréhension dynamique pilotée par les capteurs du monde, en ajustant continuellement ses connaissances au fil du temps de l’utilisateur lorsqu’il parcourt de nombreux compteurs à travers l’ensemble d’un étage d’un bâtiment. Dans le cas d’une expérience à l’échelle mondiale, si vous avez placé tous vos hologrammes dans un système de coordonnées rigides unique, ces hologrammes se déplaceront nécessairement au fil du temps, soit sur le monde ou sur l’autre.

Par exemple, le casque peut considérer deux endroits du monde comme étant séparés de 4 mètres, puis affiner cette compréhension, en sachant que les emplacements sont en fait de 3,9 mètres de distance. Si ces hologrammes avaient initialement été placés à 4 mètres en un seul système de coordonnées rigides, l’un d’eux présenterait toujours 0,1 mètres du monde réel.

Ancres spatiales

Windows Mixed Reality résout le problème décrit dans la section précédente en vous permettant de créer des ancres spatiales pour marquer des points importants dans le monde où l’utilisateur a placé des hologrammes. Une ancre spatiale représente dans le monde un point important dont le système doit effectuer le suivi au fil du temps.

À mesure que l’appareil apprend sur le monde, ces ancres spatiales peuvent ajuster leur position en fonction des besoins pour s’assurer que chaque ancre reste exactement là où elle a été placée en se basant sur le monde réel. En plaçant un ancrage spatial à l’emplacement où l’utilisateur place un hologramme, puis en positionnant Cet hologramme en fonction de son ancrage spatial, vous pouvez vous assurer que l’hologramme maintient une stabilité optimale, même lorsque l’utilisateur se déplace sur des dizaines de mètres.

Ce réglage continu des ancres spatiales s’appuyant sur les unes des autres est la principale différence entre les systèmes de coordonnées des ancres spatiales et des images fixes de référence :

  • Hologrammes placé dans le cadre stationnaire de référence, toutes sont consolides entre elles. Toutefois, à mesure que l’utilisateur parcourt de longues distances, le système de coordonnées de ce frame peut être dérivé du monde entier pour s’assurer que les hologrammes en regard de l’utilisateur semblent stables.

  • les Hologrammes placées dans le cadre de la phase de référence gardent également une relation rigide les unes avec les autres. Contrairement à l’image stationnaire, le frame d’étape reste toujours fixe en vigueur en fonction de son origine physique définie. Toutefois, le contenu rendu dans le système de coordonnées de l’étape au-delà de sa limite de 5 mètres n’apparaîtra stable que lorsque l’utilisateur se trouve dans cette limite.

  • les Hologrammes placés à l’aide d’une ancre spatiale peuvent dériver en fonction des hologrammes placés à l’aide d’une autre ancre spatiale. cela permet à Windows d’améliorer sa compréhension de la position de chaque ancrage spatial, même si, par exemple, une ancre doit s’ajuster elle-même à gauche et qu’une autre ancre doit s’ajuster à droite.

Contrairement à une image stationnaire de référence qui optimise toujours la stabilité près de l’utilisateur, le cadre de la phase de référence et les ancres spatiales garantissent une stabilité proche de leur origine. Cela permet aux hologrammes de rester précisément en place au fil du temps, mais cela signifie également que les hologrammes rendus trop loin de l’origine de leur système de coordonnées subiront des effets de leviers plus sérieux. Cela est dû au fait que les petits ajustements de la position et de l’orientation de la phase ou de l’ancrage sont agrandis proportionnellement à la distance par rapport à cette ancre.

Une bonne règle empirique consiste à s’assurer que tout ce que vous restituez en fonction du système de coordonnées d’une ancre spatiale distante est situé à environ 3 mètres de son origine. Dans le cas d’une étape proche, le rendu du contenu distant est OK, car toute erreur de position plus importante affecte uniquement les petits hologrammes qui ne se déplacent pas dans la vue de l’utilisateur.

Persistance d’ancrage spatial

Les ancres spatiales peuvent également permettre à votre application de mémoriser un emplacement important même après l’interruption de votre application ou l’arrêt de l’appareil.

Vous pouvez enregistrer sur disque les ancres spatiales créées par votre application, puis les charger à nouveau ultérieurement en les rendant persistantes dans le magasin d’ancrage spatialde votre application. Lors de l’enregistrement ou du chargement d’une ancre, vous fournissez une clé de chaîne qui est significative pour votre application, afin d’identifier l’ancre ultérieurement. Considérez cette clé comme le nom de fichier de votre point d’ancrage. Si vous souhaitez associer d’autres données à cette ancre, par exemple un modèle 3D que l’utilisateur a placé à cet emplacement, enregistrez-le dans le stockage local de votre application et associez-le à la clé que vous avez choisie.

En conservant les ancres dans le magasin, vos utilisateurs peuvent placer des hologrammes individuels ou placer un espace de travail autour duquel une application place ses différents hologrammes, puis rechercher ces hologrammes plus tard là où ils l’attendent, sur de nombreuses utilisations de votre application.

vous pouvez également utiliser des ancres spatiales Azure pour la persistance d’hologrammes asynchrones sur des appareils HoloLens, iOS et Android. En partageant une ancre spatiale Cloud durable, plusieurs appareils peuvent observer le même hologramme persistant dans le temps, même si ces appareils ne sont pas présents simultanément.

Partage d’ancrage spatial

Votre application peut également partager une ancre spatiale en temps réel avec d’autres appareils, ce qui permet d’obtenir des expériences partagées en temps réel.

en utilisant des ancres spatiales Azure, votre application peut partager une ancre spatiale sur plusieurs appareils HoloLens, iOS et Android. Quand chaque appareil affiche un hologramme à l’aide de la même ancre spatiale, tous les utilisateurs voient l’hologramme au même endroit dans le monde réel.

Éviter le contenu verrouillé

Nous vous déconseillons fortement de rendre le contenu verrouillé, qui reste à une position fixe dans l’affichage (par exemple, un HUD). En général, le contenu verrouillé est inconfortable pour les utilisateurs et ne ressemble pas à une partie naturelle de leur monde.

Le contenu verrouillé doit généralement être remplacé par des hologrammes attachés à l’utilisateur ou placés dans le monde lui-même. Par exemple, les curseurs doivent généralement être poussés dans le monde entier, avec une mise à l’échelle naturelle pour refléter la position et la distance de l’objet sous le regard de l’utilisateur.

Gestion des erreurs de suivi

Dans certains environnements tels que les couloirs sombres, il n’est pas possible pour un casque utilisant le suivi de l’extérieur de se localiser correctement dans le monde. Cela peut entraîner l’affichage des hologrammes qui ne s’affichent pas ou n’apparaissent pas aux endroits erronés si le traitement est incorrect. Nous évoquons maintenant les conditions dans lesquelles cela peut se produire, son impact sur l’expérience utilisateur et des conseils pour mieux gérer cette situation.

Le casque ne peut pas effectuer le suivi en raison de données de capteur insuffisantes

Parfois, les capteurs du casque ne sont pas en mesure de déterminer où se trouve le casque. Cela peut se produire si :

  • La salle est sombre
  • Si les capteurs sont couverts par des cheveux ou des mains
  • Si l’environnement n’a pas suffisamment de texture.

Dans ce cas, le casque n’est pas en mesure d’effectuer le suivi de sa position avec suffisamment de précision pour le rendu des hologrammes à verrouillage universel. Vous ne pouvez pas déterminer où un point d’ancrage spatial, un cadre stationnaire ou un cadre intermédiaire est basé sur l’appareil. Toutefois, vous pouvez toujours restituer le contenu verrouillé dans le cadre de référence attaché.

Votre application doit indiquer à l’utilisateur comment obtenir le suivi positionnel, en rendant un contenu verrouillé verrouillé qui décrit certains conseils, tels que la récupération des capteurs et l’activation d’autres lumières.

Le casque suit de manière incorrecte en raison de modifications dynamiques dans l’environnement

L’appareil ne peut pas suivre correctement s’il y a beaucoup de modifications dynamiques dans l’environnement, telles que de nombreuses personnes qui se déplacent dans la pièce. Dans ce cas, les hologrammes peuvent sembler sauter ou dérive lorsque l’appareil tente de se suivre dans cet environnement dynamique. Nous vous recommandons d’utiliser l’appareil dans un environnement moins dynamique si vous atteignez ce scénario.

Le casque suit de manière incorrecte, car l’environnement a considérablement changé au fil du temps

Lorsque vous commencez à utiliser un casque dans un environnement où les meubles, les murs, etc. ont été déplacés, il est possible que certains hologrammes soient décalés de leur emplacement d’origine. Les hologrammes précédents peuvent également sauter au fur et à mesure que l’utilisateur se déplace dans le nouvel espace, car la compréhension du système de votre espace n’est plus valable. Le système tente alors de remapper l’environnement tout en essayant également de rapprocher les fonctionnalités de la salle. Dans ce scénario, il est recommandé d’encourager les utilisateurs à remplacer les hologrammes qu’ils ont épinglés dans le monde s’ils n’apparaissent pas là où ils sont attendus.

Le casque suit de manière incorrecte en raison d’espaces identiques dans un environnement

Parfois, un logement ou un autre espace peut avoir deux zones identiques. Par exemple, deux salles de conférence identiques, deux zones d’angle identiques, deux affiches identiques identiques qui couvrent le champ de vision de l’appareil. Dans de tels scénarios, l’appareil peut parfois être confondu entre les parties identiques et les marquer comme étant identiques dans sa représentation interne. Cela peut entraîner l’affichage des hologrammes de certaines zones dans d’autres emplacements. L’appareil peut commencer à perdre souvent le suivi, car sa représentation interne de l’environnement a été endommagée. Dans ce cas, il est recommandé de réinitialiser la compréhension de l’environnement du système. La réinitialisation de la carte provoque la perte de tous les placements d’ancrage spatiaux. Cela permet au casque de suivre correctement les zones uniques de l’environnement. Toutefois, le problème peut se produire si l’appareil est à nouveau confondu entre les zones identiques.

Voir aussi

À leur cœur, les applications de réalité mixte placent des hologrammes dans votre monde qui ressemblent à des objets réels de qualité. Cela implique de positionner et d’orienter précisément ces hologrammes à des endroits significatifs dans le monde, que le monde soit leur salle physique ou un domaine virtuel que vous avez créé. Windows fournit différents systèmes de coordonnées réalistes pour exprimer la géométrie, appelée systèmes de coordonnées spatiales. Vous pouvez utiliser des systèmes de coordonnées spatiales pour obtenir des informations sur la position, l’orientation, le rayon de regard ou les positionsd’hologramme.


Prise en charge des appareils