L’élément le plus important d’une table tactile est la(les) camera(s) infrarouge.

Les cameras “purement” infrarouge ne court pas les rues et sont hors de prix. Hors, la plupart des cameras “classique” sont finalement déjà capable de capter ces infrarouges, les constructeurs ajoutent simplement un filtre pour les supprimer. Le principe est donc simple, prenez une camera USB classique, démontez la, retirez  le filtre bloquant les infrarouges et ajoutez à la place un filtre passant infrarouge.

Ok, mais quelle camera choisir ? d’après mes recherches, il semble que la caméra la plus utilisée et la plus populaire pour notre utilisation soit la Sony PS3 Eye. Elle est très abordable financièrement (40 euros) et se modifie relativement facilement (avec un peu de doigté tout de même). Voici deux vidéos montrant comment démonter la camera, retirer le filtre infrarouge et ajouter un filtre pour la lumière visible (morceau de disquette dans la vidéo)

J’ai procédé aux mêmes étapes – vous pouvez voir ci-dessous l’objectif d’origine sans le filtre infrarouge – attention de ne pas abimer la lentille comme moi en tentant d’enlever le filtre, il faut vraiment y aller cool. Du point de vue du filtre passant infrarouge, j’ai utilisé un film de négatif surexposé et donc complètement noir. Vous pouvez voir sur la deuxième photo le capteur CCD (petit carré multicolore) et sur le plan de travail, le morceau de négatif. Cette méthode m’a permis d’obtenir mes premiers résultats et une table fonctionnelle, cependant le focus était plus qu’hasardeux, impossible dans un premier temps de réaliser une reconnaissance de symbole fiduciel. Enfin j’étais un peu sceptique concernant la précision du négatif surexposé pour filtrer les infrarouges.

Pour tenter d’obtenir des meilleurs résultats et corriger les problèmes décrits précédemment, j’ai investi dans des objectifs m12, une monture m12 destinée à la PS3 Eye et un filtre passant pour les longueurs d’onde de 880 nm (la longueur d’onde émise par mes leds). Le démontage de l’objectif fut assez simple (exactement les mêmes étapes que la première fois).

Et voici le résultat, je peu maintenant visser/devisser mon objectif pour le remplacer par un autre et adapter le focus pour faire le point :

Mis à part que j’ai pas assez acheté de cornières (C’est pas fait exprès les trous, quoi que pratique pour  modifier le câblage et ajuster les résistances). Dans le future, je passerai à une cornière aluminium plus fine et esthétique, il faudra enfin que je trouve un moyen élégant de l’intégrer dans une table, je verrais ca bien plus tard.

Au final, je suis assez fier de moi quand même et ca fait nettement plus pro. Il me reste à modifier pour la n-ième fois les résistances, les dernières achetées font monter l’intensité à 102 mA et même si je dépasse de peu le seuil toléré par la led, la durée de vie risque d’en prendre un coup. Je vais donc passer à la valeur de résistance au dessus et je devrais me retrouver entre 90 et 100 mA.

Enfin bon, question hardware, je touche au bout. Quant à la réalisation du meuble, je vais laisser ca à un semi-pro

Pour l’instant, je travaille sur l’optimisation de la table et notamment le rendement des leds infrarouge pour irradier au maximum ma surface de plexiglas afin d’avoir une détection plus fine du touché. En attendant de vrais résultats et pour ceux qui souhaiteraient réaliser un projet similaire, voici le matériel dont vous avez besoin. Cette liste évoluera certainement en fonction de l’avancement du projet.

Matériel constituant la table (hors caisson):

• 84 leds OSRAM SFH485P
• 10 résistance 8.2 Ohm
• 1 potentiomètre 220 Ohm
• 10 mètre de cable
• 2 mètre de gaine thermo
• 3 mètre de profile aluminium 10mm en U (évitez les matériaux plastiques ayant une réflexion moindre)
• Plaque de Plexiglas Endlighten
• Paque de Plexiglas RP
• scotch isolant
• Alimentation stabilisée
• Ordinateur assez puissant
• Camera infrarouge (PS3 Eye modifié par exemple)
• Vidéoprojecteur (de préférence avec une focale courte pour projeter grand avec peu de recul, il existe des videoprojecteurs dit “short-throw” idéal pour cette utilisation)

Outils:

• Multimètre, indispensable pour vérifier la tension aux bornes des leds et l’intensité circulant dans le circuit. Sans cet élément, vous ne pourrez pas contrôler et régler votre table.
  • La tension de fonctionnement d’une led est de 1.5V
  • L’intensité ciculant dans les leds ne doit pas dépasser 100mA, tout en s’en rapprochant un maximum pour maximiser l’intensité des infrarouges émis
• Faire à souder, effectivement là on peut pas faire autrement
• et du matériel classique pour scier et trouer ci besoin (pour la préparation du châssis en aluminium par exemple)

Logiciel:

• CCV –> détection du touché
• Windows 7 me parait l’OS le plus intéressant pour avoir un maximum de possibilité, mais y’a également plein de choses sous OSX ou linux.
• HID driver for win7 –> driver multitouch capable de s’interfacer avec des commandes TUIO émises par CCV ou un autre utilitaire
• des samples: MT4j est l’interface avec le plus d’exemple mais nécessite l’installation d’éclipse pour commencer à jouer avec.

Bien sûr, il est possible de faire différemment avec du matériel différent (ruban de leds prémontées par exemple) et vous trouverez beaucoup d’information sur LA source d’info : http://nuigroup.com

Vous l’avez certainement remarqué dans ma première vidéo, j’avais un problème au milieu de l’écran. La grille de calibration détectait un touché de manière intempestive et il s’avère que l’apparition de ce Hotspot est plus que régulière rendant parfois l’utilisation de win7 très énervante en mode tactile.

En effet, le logiciel CCV étant bien conçu, il permet de réaliser une soustraction dynamique du fond pour permettre d’isoler encore plus facilement les “blobs” des points de contact. Cependant le hotspot varie dans son intensité en fonction de ce qui est projeté sur l’écran et chaque fois que cette intensité change, il est redetecté comme une point de touché relativement long qui lance des commandes ou réalise des sélections indésirables.

Bref, je me suis donc attaché cet après-midi à éliminer ce hotspot. J’ai rapidement compris que celui-ci était corrélé aux images lumineuses (avec beaucoup de blanc) projetées par le vidéo projecteur. J’ai appris après quelques recherches que certains vidéo projecteurs (certainement pas ceux de la meilleure qualité j’imagine) projette des infrarouges … ceux-ci se reflètent dans le plexiglas et sont détectés par la caméra de la même façon que les infrarouges renvoyés par mes doigts lorsque je touche le plexiglas.

La solution, trouver un filtre infrarouge, incolore et laissant passer les couleurs visibles que j’appliquerais devant le vidéo-projecteur. Sur ce point, il existe des miroirs chaud (hot mirror), j’espère que la traduction est bonne. Ces miroirs reflètent uniquement les longueur d’onde infrarouges et laissent passer le spectre de la lumière visible. Reste à trouver un vendeur et le prix. J’imagine qu’il existe également le même genre de filtre en photographie, à creuser.

Dans tous les cas, c’était un vidéoprojecteur de prêt, je vais continuer avec mon pico projecteur, pas très lumineux mais en attendant un investissement, ca fera peut être l’affaire et je n’aurais certainement pas de problème de hotspot du faire de sa projection rétro éclairée grâce à une led.

[EDIT] : j’ai solutionné en partie le problème en retournant ma table, le diffuseur est donc en premier ce qui a pour effet d’afficher l’image et diffuser les infrarouges avant la couche tactile. Si par contre je n’ai plus de problème de Hotspot, l’acrylique transparent n’est pas dépoli et est donc beaucoup moins agréable au touché (il accroche). De plus, il y a maintenant une épaisseur de 8mm entre l’image et mon doigt, ce qui peut être parfois gênant quand la table n’est pas complètement face à soi. Cela reste donc une solution temporaire.

J’avoue, là ca fait un peu montage à l’arrache . 2 chaises, 1 miroir et op, une table tactile rétro-éclairée.

Donc suite à mon premier test avec la moitié de la table illuminée et mes premiers touchés de la surface, j’avais quelques craintes quand à la qualité de la glisse sur la surface. Il faut dire que la feuille de EndLighten accroche énormément les doigts, ca fait très plastique, donc faire glisser ces doigts dessus, difficile !

Heureusement la deuxième feuille de plexiglas, surface spécifiquement réalisée pour capter une lumière projetée, est beaucoup plus rugueuse. Les doigts accroche moins et on se rapproche d’ailleurs beaucoup de la sensation de la Surface de Microsoft. Cependant, le positionnement de cette plaque sur le dessus du panneau tactile limite énormément l’émission d’infrarouge et le touché est beaucoup moins “sensible”.

Malgré tout, et après un petit étalonnage, ca fonctionne déjà plutôt bien, mise à part un gros “Hotspot” qui s’affiche semble t’il à cause de l’intensité lumineuse du rétroprojecteur. Voyez plutôt :

Demain j’essaierai en inversant les 2 plaques, malheureusement je perdrais en qualité de touché mais peut être que le hotspot disparaitra et que j’aurais encore plus de “sensibilité” dans le touché. A creuser.

Côté logiciel, j’ai été un peu frustré, tout les outils gratos, y compris le SDK de Microsoft Surface, tourne sur de l’OS 32 bits, non mais franchement … du coup avec mon Windows 7 64 bits, j’étais pas trop avancé.

Je regrette simplement que, suite à l’émission d’une commande, il n’y ait pas de confirmation d’envoi. Ca permet d’être serein et évite des appels pour être tenu au courant.

D’autant que UPS ne laisse pas de mot lorsqu’il passe chez vous et que vous êtes absent. Donc attention … Maintenant, il va falloir poncer la tranche de la plaque de Endlighten, ce n’est pas nécessaire pour la plaque foncée qui sert uniquement de support de projection.

On voit bien sur la photo la découpe, il faudrait que celui-ci devienne aussi transparent que le dessus (protégé par un film). Enfin ca va pas m’empêcher de faire quelques tests Voila le cadre rapidement monté avec les leds autours de la plaque de Plexiglas. Reste plus qu’à brancher.

Je n’ai pas retiré le film de protection, il me reste encore du travail sur la plaque et ce serait dommage de l’abimé compte tenu du prix.

Cela ne m’a pas empêché de pouvoir faire un test. Comme je n’ai pas encore assez de cable, je n’ai qu’une partie des leds alimentées mais CA MARCHE ! Enfin le logiciel détecte mes 5 doigts et je suis le long de la fenêtre (qui génère des infrarouges naturelles ). Un rapide test de Win7 en tactile, ca fonctionne mais sans projection de l’écran sur la surface, c’est difficile de cliquer au bonne endroit car le fait de faire glisser son doigt sur la plaque n’actualise pas la position du pointeur, bizarre.

Enfin maintenant j’ai quasiment tout ce qu’il me faut, un petit passage ce soir au magasin d’électronique histoire d’acheter les résistances pour booster la quantité d’infrarouge dans la plaque, beaucoup de plaque (faut faire de la plaque pour chaque circuit ) et je serais paré !

Et encore une fois en place et soudé, il va falloir isoler tout ca proprement du cadre. Je comprends maintenant pourquoi les habitués des réalisations de table tactile nous pousse à utiliser des rouleaux de leds pré-assemblées qu’il ne reste plus qu’à disposer autour du plexiglas.

Voici, ci-contre, une image de la camera infrarouge avec la moitié du cadre branché sur l’alimentation.

Au final, à propos du circuit, j’ai monté les leds en série de 8 avec une résistance de 18 Ohms, j’obtiens ainsi la tension de 1.5V au niveau de chaque led et un courant d’environ 80mA. C’est sûr que l’on peut optimiser pour s’approcher un peu plus des 100mA mais je verrais dans un second temps si il est nécessaire que je booste l’intensité faute de luminosité dans la surface.

Maintenant, le principal problème c’est que Plexiglas a pas assuré, 1 semaine que ma commande est passée en ligne et je n’ai eu que la confirmation juste après le paiement, il va falloir que je les relance aujourd’hui parce que je vais commercer à trépigner . Surtout qu’il y a encore du taf, ne serait-ce que pour tester. Les bords de la plaque de plexiglas doivent être polie jusqu’à devenir aussi transparent qu’un miroir, et de ce que j’ai pu comprendre, il va falloir un max d’huile de coude.

• FTIR : Frustrated Total Internal Reflection
• DI : Diffused Illumination
• LLP : Laser Light Plane
• DSI : Diffused Surface Illumination

Pour ma part, j’ai choisi la méthode DSI me paraissant la moins prise de tête et donc la plus simple techniquement même si les matériaux sont un peu plus cher.

La méthode FTIR m’a paru la meilleure solution de prime abord car elle m’a semblée être la méthode la plus mise en œuvre. Cependant, la réalisation d’une couche en silicone par dessus le plexiglas ne m’a pas paru évidente à réaliser, j’ai donc regardé de plus prêt les autres méthodes.

La méthode DSI est très similaire à la méthode FTIR, elle a l’avantage de ne pas nécessiter de couche supérieur en silicone. Toute l’astuce réside dans l’utilisation d’un Plexiglas “Endlighten” dont les propriétés permettent de diffuser les rayons via la tranche du matériau.

De plus, la méthode DSI permet l’utilisation de marques fiducielles (d’ailleurs est-ce vraiment le mot en français ?). Des sortes de code barre 2D qui permettent une interaction plus grande avec la table. Bref, ca me paraissant intéressant de ne pas se couper d’une telle possibilité pour un prototype.

Enfin la méthode DSI a tout de même des inconvénients, prix de l’acrylique (effectivement 150euros du m² contre 90 pour du plexiglas de base), blob des points de contact moins visible (contre balancé par plus de diode infrarouge ?) et une flexibilité de l’acrylique qui rendrait plus difficile l’utilisation de la méthode pour une grande taille (à moins d’utiliser une version plus épaisse mais encore plus cher). J’en saurais plus quand j’aurais tout ca dans les mains.

Si vous souhaitez en savoir plus sur les différentes méthodes de réalisation d’une table multitouch, lisez l’excellent livre de  la communauté NUI Group.