Historique

Apparition et développement de la technologie vidéo 360

Les premiers travaux qui ont permis de mettre au point la technologie permettant de filmer à 360° ont été développés dans le cadre du projet CAVE (https://cave.cs.columbia.edu/projects/categories/project?cid=Computational%20Imaging&pid=Catadioptric%20Cameras%20for%20360%20Degree%20Imaging) à l’Université de Columbia (USA) sous la direction du Professeur Shree K. Nayar à la fin année 90. Dans le cadre de ses travaux, Nayar et son équipe ont mis au point des objectifs catadioptriques permettant de filmer à 360° (Figure 1). Ces travaux ont donné lieu à de nombreuses applications comme des captations lors d’évènements sportifs ou encore de vidéo-conférences. Ces développements ont été présentés dans de nombreuses publications (Nayar & Peri, 2001; Baker & Nayar, 2001; Baker & Nayar, 1999; Nayar & Peri, 1999 ; Baker & Nayar, 1998 ; Nayar, 1997 ; Peri & Nayar, 1997).

Figure 1 : objectifs catadioptriques
Source : https://cave.cs.columbia.edu/projects/categories/project?cid=Computational%20Imaging&pid=Catadioptric%20Cameras%20for%20360%20Degree%20Imaging)

Au début des années 2000, à l’Université de Stanford (USA), Roy Pea développe le projet DIVER (Digital Interactive Video Exploration and Reflection, 2004, https://web.stanford.edu/~roypea/HTML1%20Folder/DIVER.html). 

Le projet DIVER est présenté par l’équipe de recherche comme un projet consacré à la création et à l’intégration d’outils visant à améliorer les activités d’exploration et de réflexion sur les enregistrements vidéo numériques liés à l’apprentissage et à l’enseignement. 

Dans le cadre de ce projet, les travaux ont permis de répondre aux nouveaux enjeux soulevés par les enregistrements audio-vidéo panoramiques à 360°, et de créer de premiers parcours virtuels à partir des vidéos. Un logiciel a notamment été développé afin de pouvoir analyser l’activité en classe, rendre compte de l’ensemble des interactions et annoter les vidéos panoramiques (Figure 2).

Figure 2 : Capture d’écran d’un prototype d’outil d’analyse destiné à l’enseignement en classe à l’aide d’enregistrements vidéo panoramiques
Source : https://web.stanford.edu/~roypea/HTML1%20Folder/DIVER.html

Évolution du matériel et démocratisation des usages

Pea (2006) identifie différent dispositif permettant de capter une scène dans différentes direction grâce à des dispositifs multi-lentilles pour ensuite construire une image panoramique en « assemblant » (ou stitching) les différents flux vidéos. Parmi ces dispositifs, Pea cite la caméra Fullview, la FlyCam (développée au laboratoire Fuji Xerox Palo Alto, Figure 3) ou encore la RingCam utilisée dans le système de capture et de diffusion des réunions de Microsoft. Ces systèmes à objectifs multiples posent le défi de l’assemblage et de la correction de la distorsion de plusieurs images, problématique qui demeure encore centrale aujourd’hui. 

Pea et ses équipes ont notamment utilisé la FlyCam de FX Palo Alto Labs (Foote et Kimber 2000) dans le cadre du projet Measures of Effective Teaching (MET) en 2010. Cette caméra offrait la possibilité de sélectionner une région du panorama donnant ainsi accès à une « caméra virtuelle » qui permettait de se déplacer et de zoomer. Il était possible de créer plusieurs caméras virtuelles indépendantes, ce qui permet à différents utilisateurs d’avoir simultanément des vues différentes de la même scène. La FlyCam a été utilisé comme outil pour des applications de vidéoconférence et permettait de zoomer et de suivre les mouvements dans la scène panoramique (Foote et Kimber 2001). Elle constitue un des premiers exemples de caméras vidéo panoramiques facilement utilisable.

Figure 3 : FlyCam de FX Palo Alto LabsSource : Foote et Kimber 2000

Parmi les différentes évolutions technologiques ayant permis la démocratisation de la vidéo 360, Reyna (2018) identifie le logiciel QuickTime VR (1994) d’Apple. Cet outil permettait de créer des photos panoramiques interactives (que l’utilisateur pouvait explorer avec la souris). Ce logiciel est en quelque sorte précurseur des développements de la vidéo 360.

A partir de 2010, Sony commercialise une caméra qui permet de réaliser des captations panoramiques : la Sony Bloggie (Figure 3). Cependant, la qualité de l’image demeure faible et la diffusion et le partage de ce type de vidéos reste ardu.

Figure 3 : caméra avec lentille catadioptrique amovible
Source : https://www.lesnumeriques.com/photo/sony-bloggie-touch-pocket-cam-tactile-vue-panoramique-n19099.html)

En 2013, Ricoh commercialise une caméra qui permet de plus facilement capter et publier des vidéos 360° : la caméra Ricoh Theta (Figure 4) qui est dotée de deux lentilles fixes. Cette caméra est la première caméra grand publique spécialisée pour les captations 360°. Elle permettait de prendre des photos sphériques et des vidéos à 360° en une seule prise grâce à deux objectifs fisheye opposés. C’était la première fois qu’un appareil compact et abordable (environ 400 €) offrait ce type de capture sans passer par des systèmes complexes multi-caméras.

Figure 4 : caméra Ricoh Theta
Source : https://theta-archive.ricoh360.com/topics.theta360.com/en/news/2013-09-05/index.html)

En 2014, la camera Geonaute 360° (Figure 5) est présentée au Consumer Electronic Show de Las Vegas, où elle reçoit le prix « Best Of Innovation » car elle est la première caméra embarquée capable de filmer à 360°. Cette caméra est équipée de trois objectifs (https://www.youtube.com/watch?v=slhB3-_A8Xg&t=87s).

Cette caméra très prometteuse n’a jamais pu être commercialisée.

Figure 5 : Camera Geonaute 360°
Source : https://www.tomishdesign.com/portfolio/geonaute-360/

En 2014, Kodak a mis sur le marché la caméra Kodak PixPro SP360 qui possédait une seule lentille (Figure 6). Cette caméra était extrêmement simple à utiliser mais elle ne permettait pas de réellement produire un réel format 360 car il nétait pas possible de filmer ce qui était placé sous la caméra. De plus, avant que les plateformes en ligne offre la possibilité de mettre en ligne des vidéos 360, les vidéos réalisées ne pouvaient être visionnées qu’en local avec le logiciel fourni avec la caméra.

Figure 6 : Caméra Kodak PixPro SP360

L’usage de la vidéo 360° va se démocratiser notamment à partir de 2015 avec la possibilité de mettre en ligne des vidéo 360° sur YouTube. Par la suite, d’autres plateformes vont offrir cette possibilité comme Facebook en (2015), Twitter (2016), ou encore Vimeo (2017).

Dans le même temps, on assiste à une compatibilité croissante des lecteurs vidéo en local comme VLC qui supporte les vidéos au format 360° seulement depuis 2016. 

A partir de 2015, toutes les caméras sont commercialisées avec deux lentilles ce qui pose le problème du collage des images issues des deux caméras afin de pouvoir avoir un visionnement réellement à 360. Certains modèles de caméra réalisent le collage des images alors que pour d’autres il faut avoir recours à un logiciel, souvent spécifique à chaque caméra. 

Les caméras vidéo 360 étant coûteuses et généralement difficiles à transporter en raison de leur taille importante, certains constructeurs ont décidé de développer des objectifs panoramiques pour smartphone. En 2011, au moins deux entreprises ont lancé ce type de produit permettant de réaliser des vidéos panoramiques. Dot (www.kogeto.com) et GoPano (www.gopano.com) combinent un objectif supplémentaire peu coûteux pour téléphone portable et un logiciel gratuit qui permettent aux utilisateurs d’enregistrer des vidéos panoramiques à 360 degrés à l’aide de leur téléphone portable. À l’aide d’une application sur le téléphone, les utilisateurs peuvent régler et modifier le cadre de la vue avec un doigt pour voir la vidéo sous un angle différent. Ces deux produits ne se sont pas implantés sur le marché. 

Plus récemment, en 2018, Insta a proposé l’objectif Insta Nano S (https://www.insta360.com/fr/product/insta360-nanos) qui permettait de transformer son téléphone en caméra 360.

Figure 7 : Objectif Insta Nano S

Actuellement les prinipales marques de caméra sont Insta, GoPro, DJI, Ricoh ou encore Akaso. Elles permettent de filmer selon différents niveaux de résolution allant de la 4K à la 11K comme la Insta Titan (Figure 8).

Figure 8 : Caméra Insta Titan (qualité 11K)

Références

Baker, S. & Nayar, S.K. (1998). A theory of catadioptric image formation. In Proceedingsofthe6thInternationConferenceonComputer Vision, Bombay, India, IEEE Computer Society, pp. 35–42.

Baker, S. & Nayar, S.K. (1999). A Theory of Single-Viewpoint Catadioptric Image Formation. International Journal on Computer Vision, 35(2), 175-196.

Baker, S. & Nayar, S.K. (2001). Single Viewpoint Catadioptric Cameras, Panoramic Vision, 39-71, Springer-Verlag.

Foote, J., & Kimber, D. (2000). FlyCam: Practical panoramic video. 487-488. https://doi.org/10.1145/354384.376401

Nayar, S.K. (1997). Catadioptric omnidirectional camera. In Proceedings of the 1997 Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, pp. 482–488.

Nayar, S.K. & Peri, V. (1999). Folded Catadioptric Cameras, IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), 2, pp. 217-223.

Nayar, S.K. & Peri, V. (2001). Folded Catadioptric Cameras, Panoramic Vision, pp. 103-119, Springer-Verlag.

Nayar, S.K. & Peri, V. (1997). Generation of perspective and panoramic video from omnidirectional video. In Proceedings of the 1997 DARPA Image Understanding Workshop, New Orleans.

Pea, R. (2006). Video-as-Data and Digital Video Manipulation Techniques for Transforming Learning Sciences Research, Education, and Other Cultural Practices. J. Weiss et al. The International Handbook of Virtual Learning Environments, Springer, pp.1321-1393.