Un système haptique est potentiellement l’upgrade la plus coûteuse pour un simulateur, et pourtant le marketing qui l’entoure est souvent trompeur ou avance avec des demi-vérités. Avec l’aide des ingénieurs de Sigma Integrale, nous allons nous plonger dans cette technologie qui se cache derrière le DK6 et le DK2 et comment elle fonctionne.
Vous verrez qu’il existe de nombreux parallèles entre les systèmes haptique et d’autres périphériques PC tels que les claviers, les souris, les moniteurs…
Et que les chiffres du marketing ne donnent pas toute la mesure de la situation.
INTRODUCTION
Je suis tombé amoureux des produits et des gens de Sigma. Sigma est une entreprise qui met l’accent sur le produit, c’est-à-dire sur le client. Cette priorité au produit est à la fois leur force et leur faiblesse, car ils accordent moins d’importance aux stratégies tentantes de croissance rapide telles que les publicités tape-à-l’œil, les séances photos fantaisistes, les rendus de produits irréalistes, les accords de licence douteux et les parrainages.
Sigma Integrale est ancrée depuis longtemps dans les marchés professionnels et commerciaux du mouvement, comme la transformation de vraies voitures en simulateurs pour les salons professionnels, les centres d’amusements, la recherche et le développement et les musées. La société n’a jamais eu l’intention de construire ses propres actionneurs et s’appuyait auparavant sur des systèmes disponibles tels que D-Box, jusqu’à ce qu’un équipementier automobile demande plus de capacité de déplacement et de poids pour soulever des voitures et des camions, ce qui les a obligée à construire leur propre système. C’est à ce moment-là qu’ils ont mis à profit leurs connaissances en ingénierie automobile, mécanique et informatique pour créer les produits qu’ils proposent aujourd’hui. Le système haptique DK destiné au grand public a toujours été un moyen de restituer leurs connaissances à l’ensemble de la communauté des simulateurs et, comme le dit le cliché, d’offrir le meilleur produit au meilleur prix possible.
La construction d’une seule billette est en fait plus difficile à réaliser que les produits concurrents fabriqués à partir d’assemblages et de composants multiples. Certaines entreprises utilisent des tôles standard coupées et pliées pour fabriquer leurs actionneurs, avec de nombreuses fixations, ce qui, selon Sigma, ajoute de la complexité, réduit la robustesse et peut, dans certains cas, supprimer le retour haptique obtenu à partir d’un boîtier et d’un support d’une seule pièce solide.
Contrairement à d’autres systèmes, le système Sigma est entièrement clé en main et est livré avec des supports de montage en fonte. Le montage du système est très important car c’est ce qui transfère fondamentalement l’haptique des mouvements fins et rapides des actionneurs au châssis et finalement au conducteur. Une mauvaise connexion entre le châssis et l’actionneur peut diminuer le retour d’information, la réponse et la qualité du signal. Toute option de montage éloignée du châssis et du conducteur peut en effet créer des mouvements mineurs, des torsions ou des flexions qui réduisent l’immédiateté du retour haptique. Sigma a choisi d’utiliser un support massif qui utilise à la fois la pression de serrage et la friction de la plaque contre la surface de montage pour fournir une force de maintien exceptionnelle.
Le système de mouvement DK est proposé en 3 variantes, le DK2, le DK2+ et le DK6+ . Le chiffre indique la course maximale disponible en pouces, 2 pouces (50 mm) et 6 pouces (150 mm). Le » » indique la limite de poids, 227 kg pour la version normale et 363 kg pour la version » « . Le système est livré avec tous les supports de montage et les accessoires permettant de le monter sur les profilés d’extrusion en aluminium standard et courants.
[nextpage title= »Anatomie du système DK »]
ANATOMIE DU SYSTÈME DK
LES ACTUATEURS
Les actionneurs sont d’une grande beauté. Tous usinés dans de l’aluminium brut, rien ne semble avoir été construit au rabais. Le servomoteur intégré qui se trouve sur le dessus est une solution de qualité industrielle de Teknic.com, une société américaine. Le corps de l’actionneur est usiné en interne par Sigma Integrale avec des pistons massifs plaqués en nickel. Les roulements sont des roulements linéaires IGUS de fabrication allemande, qui ne nécessitent aucune lubrification, jamais ! Les vis à billes sont conçues sur mesure pour Sigma par un géant industriel japonais, THK. Même les tampons en caoutchouc sous le pied sont fabriqués par 3M. Rien n’est laissé au hasard.
Les photos suivantes sont celles d’un actionneur DK6 utilisé en démonstration depuis quelques années. Cela nous permettra également de voir comment les composants internes résistent aux mauvais traitements.
ELECTRONIQUE
Il en va de même pour les contrôleurs et les câbles. Les câbles sont fabriqués par Molex, une société américaine, bien qu’ils soient fabriqués en Chine. Les connecteurs sont ultra robustes et conçus pour des applications industrielles. Les câbles peuvent être déconnectés et rallongés jusqu’à 45 mètres à partir du contrôleur. Les câbles sont également fins et souples, ou faciles à installer et à acheminer sur votre appareil. Ceci est principalement dû au fait que Sigma est la seule entreprise à utiliser une architecture 75 volts DC. Cela rend également leurs moteurs plus petits mais aussi puissants que certains de leurs homologues plus grands.
Alors que d’autres systèmes utilisent une connexion USB, Sigma a choisi d’utiliser une connexion RJ45 ou une connexion réseau. Et il y a de bonnes raisons à cela. Tout d’abord, le câble est blindé, ce qui évite les interférences EMI. D’autre part, il est possible d’utiliser des longueurs de câble beaucoup plus importantes et même de connecter le contrôleur à votre réseau local. Cette décision s’explique également par les applications industrielles de mouvement qu’ils ont réalisées dans le passé, telles que les salons de l’automobile, la recherche et le développement et la construction de véhicules à haute tension pour leurs clients, pour lesquels les longueurs de câble USB non blindé posaient divers problèmes.
A l’intérieur du contrôleur, on trouve une alimentation de Teknic, Inc et une carte de contrôleur fabriquée en interne par Sigma. Sur la carte, on trouve un processeur ARM 32 bits et plusieurs autres sous-processeurs temps réel de Texas Instruments. Cette petite bête calcule tous les mouvements en temps réel à 10 kHz, éliminant ainsi toute latence potentielle typiquement causée par le traitement des mouvements dans des systèmes non temps réel, tels que Windows OS. Ceci est extrêmement important pour la fidélité des mouvements, ou ce grain et ce détail que vous obtenez de certains logiciels de simulation qui scannent correctement leur piste au laser et fournissent des modèles physiques précis de véhicules et de pneus. Par la suite, la faible latence permet également d’éviter le mal des transports ou de supprimer tout décalage entre le mouvement et l’écran.
LOGICIEL
Une fois l’installation terminée, il est temps de lancer le logiciel SigmaSimulation. Il s’agit de mesurer la longueur et la largeur entre les 3 ou 4 actionneurs. Cette opération a pour but d’assurer ce que Sigma appelle l’intégrité du mouvement, ou de donner au client la meilleure expérience de mouvement possible. Une fois les mesures imputées, Sigma effectue un simple calcul et modifie les valeurs de tangage et de roulis afin qu’elles correspondent au véhicule ou à l’avion simulé.
À partir de là, la plupart des jeux ne nécessitent pas d’autres paramètres pour être joués. J’ai donc sauté sur iRacing, et dès que la voiture a démarré, les actionneurs se sont activés en détectant la télémétrie du jeu. Vous pouvez également décider d’allumer et d’éteindre l’appareil via le logiciel, ou même de l’éteindre automatiquement lorsque la télémétrie du jeu n’est pas reçue pendant X minutes, créant ainsi un mode veille automatique.
Passons maintenant aux paramètres de mouvement. Ceux-ci peuvent être modifiés soit directement sur le logiciel, soit sur votre téléphone via une adresse IP que vous saisirez dans votre navigateur. Ainsi, vous pouvez affiner les paramètres tout en jouant à votre titre logiciel, sans avoir à passer du jeu au logiciel Sigma.
Que manque-t-il ? Peut-être quelques configurations réalisées par des pilotes professionnels pour chaque jeu afin de simplifier encore plus les choses..
[nextpage title= »Télémétrie et mises à jour »]Mouvement basé sur la télémétrie
Sigma a choisi de se concentrer uniquement sur la télémétrie pour ses haptiques et ses mouvements. Cela signifie qu’aucun effet artificiel n’est utilisé. Cela signifie que sur les pistes scannées au laser, le mouvement sera aussi proche que possible de la réalité ou du scan/modèle 3D. Mais cela signifie également que les effets haptiques déclenchés par la géolocalisation ne seront pas représentés sur les pistes. Les effets géolocalisés sont des zones de la piste qui déclenchent un effet haptique ou en boîte lorsqu’un pneu passe dessus. Il peut s’agir d’une zone de terre ou d’herbe dans certains jeux, ou simplement des vibreurs de certains circuits. Iracing, fidèle à la philosophie de Sigma, a récemment relancé son projet de vibreur, sur tous ses circuits, présentent une véritable géométrie 3D et soient fidèles au tracé, et non pas simplement des limites géolocalisées..
L’inconvénient est que certains circuits n’offriront pas de « plaisir supplémentaire » ou d’haptique à l’expérience du mouvement. D’autres concurrents de systèmes de mouvement comblent ces lacunes en matière de télémétrie avec des effets préétablis. Le problème est bien sûr ce que l’on appelle un faux positif. L’effet préétablis est déclenché en raison d’une condition, mais il ne s’applique pas nécessairement à l’expérience. Ainsi, la région géolocalisée de l’effet du vibreur, bien que plus efficace en termes de calcul, est exactement la même dans toutes les conditions météorologiques, pour tous les types de véhicules, de pneus, de pressions, etc… un compromis. Ce qui ajoute encore du bruit aux données, c’est le fait que de multiples dispositifs utilisant des effets préétablis sont maintenant en concurrence et s’activent en même temps pour représenter les effets. Ainsi, un système de mouvement basé sur des effets, les roues, les pédales, les ceintures de sécurité jouent tous leur propre « version » de l’haptique. Cela peut être gênant et accablant pour certains conducteurs ou nécessiter un réglage approfondi pour qu’ils jouent tous ensemble.
Cela signifie que si vous cherchez à sentir la vraie piste 3D scannée au laser pour améliorer votre conduite et à rechercher des indices tactiles réels sur la piste, Sigma est le système qu’il vous faut.
Sigma s’efforce d’appliquer ce qu’il appelle « l’intégrité du mouvement ». En bref, tous les mouvements ne peuvent pas être reproduits avec un système à 3 degrés de liberté (3-DOF) et 4 actionneurs. Par exemple, aucun système de mouvement ne peut créer des forces G latérales soutenues avec un mouvement de lacet, d’élan ou de balancement, car tous les simulateurs sont au repos latéral constant. Sigma se concentre donc sur ce qu’il peut réellement reproduire, à savoir le tangage, le roulis, le soulèvement, le mordant des freins, le changement de vitesse, la texture de la route, les vibrations du moteur… La pureté du mouvement est ici la clé. Il n’y a pas de gadgets ou d’effets déclenchés pour obtenir une fausse impression positive du mouvement. Le mantra « Garbage in is Garbage Out » s’applique ici ou les pistes qui n’ont pas de vibreur correctement modélisées seront plates. En revanche, des bordures correctement modélisées et scannées au laser donneront une impression de nuance et d’authenticité avec les millions de véhicules différents, les dimensions et la pression des pneus, les conditions météorologiques et les combinaisons de châssis de véhicules qui existent.
UPGRADE
Une autre caractéristique intéressante et un témoignage de la confiance que Sigma accorde à ses produits est son programme de mise à niveau à tout moment, qui vous permet d’échanger votre système DK contre tout autre système supérieur de la gamme, maintenant ou à tout moment dans l’avenir. Par exemple, vous pouvez mettre à niveau votre système DK2 ou DK2+ maintenant ou dans un mois, ou dix ans après la date d’achat pour tout produit actuel ou nouveau à l’avenir.
Ce programme a commencé avec de nombreux clients qui ont initialement acheté le DK2 ou DK2+ et qui ont été déçus lorsque le DK6+ est sorti quelques mois plus tard. Sigma s’est mis à la place de ces clients et a créé un programme qui non seulement met à jour votre système, mais réinitialise également vos garanties mécaniques d’un an et électriques de trois ans. Il vous suffit de contacter Sigma, qui vous envoie une facture personnalisée, et une fois le règlement effectué, Sigma vous envoie votre nouveau système. Une simple liste déroulante dans le logiciel vous permet de sélectionner votre nouveau système.
SERVICE ET COMMUNAUTÉ
La meilleure façon de tester la qualité du service est de sauter sur Discord et de commencer à poser des questions. Vous parlerez directement avec les ingénieurs à l’origine des produits et des logiciels. Vous vous souvenez quand j’ai dit qu’ils n’avaient pas de marketing ? Et bien ils n’ont pas d’équipe de vente non plus, si vous les contactez, vous parlerez probablement avec Peter, le PDG de Sigma, et bien qu’ils aient connu une croissance régulière au cours des 5 dernières années, la philosophie de l’entreprise est restée la même, à savoir la réciprocité. Traitez vos clients comme vous voulez être traité vous-même, d’où le programme Upgrade Anytime et l’accent mis sur la télémétrie et le produit plutôt que sur tout ce qui ne profite pas directement au client.
[nextpage title= »Leçon sur la latence »]
UNE LEÇON SUR LA LATENCE
En ce qui concerne les moniteurs, les fabricants se vantent de leur faible latence de 1 ms! Pour les vérins, elle est actuellement de 8 ms, mais nous devons faire attention à ce que nous mesurons et comparons réellement.
Pour les moniteurs, les 1ms ne reflètent pas le signal sortant du PC jusqu’à ce que le pixel change de couleur, ils mesurent simplement le temps nécessaire à un pixel pour passer du gris au gris (GtG), sans se soucier du tout de la réactivité du signal. Les temps de réponse sont généralement plus proches de 8 ms pour les bons moniteurs de jeu, et varient selon que l’on mesure le haut ou le bas de l’écran.
Pour les systèmes haptiques, c’est la même chose. Nous pourrions dire que la réponse d’un servomoteur est de 3 ms: 2 ms pour la conversion de la tension et 1 ms pour transformer le signal en mouvement. Nous pourrions même ajouter la latence du signal sortant du processeur ARM, soit 0,102 ms de plus. C’est cette valeur que vous utiliserez pour comparer le système de Sigma au matériel de marketing de l’autre fabricant. La solution Sigma est donc la plus rapide au monde !
Mais Sigma est composé d’ingénieurs, pas de baratineurs, et ce n’est qu’une partie du processus, et si vous êtes un geek, vous adorerez leur explication complète de la latence, étape par étape :
- Côté PC (Windows 10/11)
- Moteur physique du jeu @ 333 Hz : 3 ms
- Réponse du système d’exploitation Windows : 1 ms en moyenne
- Algorithme Sigma 10 couches : 1 ms
- Envoi des positions des cibles via Ethernet : 0.3 ms
- Côté contrôleur (OS en temps réel dans ARM)
- Réponse aux nouveaux objectifs de position : < 1 microseconde
- Algorithme de mouvement pour un mouvement fluide : Moyenne : 25 ms, plage : 0 à 50 ms
- Envoi des données de mouvement au premier microcontrôleur à 1000 Hz : 1 ms
- Côté contrôleur (2 micro-contrôleurs à faible latence)
- Envoi des données de mouvement du premier microcontrôleur au deuxième : 0,1 ms
- Génération d’impulsions numériques : 0.002 ms
- Connexion électrique entre le deuxième microcontrôleur et le moteur ClearPath
- conversion de 3V à 5V : 2 ms
- Servomoteur ClearPath
- Signal d’impulsion numérique pour le mouvement réel : 1 ms
La latence entre la télémétrie du jeu et le mouvement réel est donc comprise entre 9,403 ms et 60,403 ms, selon que l’on pousse ou non l’algorithme à lisser le mouvement. Mais cette valeur n’est jamais divulguée par les autres fabricants. En outre, le fait que le processeur ARM fasse le gros du travail à la place d’un logiciel, comme le font la plupart des systèmes de mouvement, rendra la latence beaucoup plus faible que la concurrence qui calcule le mouvement dans des systèmes d’exploitation non discrets, tels que Windows.
Le joueur peut vivre le jeu de quatre façons : image, haptique, son, retour de force sur la roue. Toutes ont des temps de latence inhérents dus au traitement. Et le plus important pour le mouvement est de se rapprocher le plus possible des signaux visuels que nous obtenons de l’écran. Heureusement, selon les moniteurs que vous utilisez, la latence entre le jeu et l’image affichée est du même ordre que la latence de mouvement de Sigma. Ainsi, même avec une caméra à haute vitesse, vous aurez du mal à trouver une latence entre les deux.
S’ils avaient une équipe de marketing, ils l’appelleraient probablement « Pas de latence », « Latence zéro » ou « Latence négative » 😉
Si vous aimez ce genre de choses, je vous recommande vivement de consulter l’onglet « ABOUT » de leur site web, qui regorge de documents d’ingénierie et de recherche.
[nextpage title= »In Game Testing »]
EN JEU
C’est probablement le plus important, et pourtant, il aurait été difficile de le décrire sans les pages précédentes.
Même si le profil de réglage standard n’est réglé qu’à 50%, sur les voitures de route, j’ai dû presque tous les baisser pour me sentir plus proche de la réalité et plus à l’aise.J’utilise environ 30 % de la puissance et des déplacements disponibles, ce qui laisse beaucoup de place pour le rallye et d’autres types de jeux.
La première chose que l’on remarque est la texture de la route, et elle est parfaite ! Chaque petite sensation et vibration de la route. Comme le système se concentre principalement sur la qualité du mouvement, vous obtenez les détails, les données, le grain de l’environnement simulé.
En ressentant davantage la voiture, j’ai eu l’impression qu’il était plus facile d’en tirer le meilleur parti et d’obtenir des temps au tour plus réguliers, même si mon freinage n’était pas aussi précis à cause du mouvement. Le tangage au freinage donne une idée du transfert de poids. Mettre un pneu sur l’herbe semblait tellement réel qu’il devenait amusant de sortir un peu de la piste pour s’assurer que j’étais aussi large que possible avant d’entrer dans un virage.
La partie manquante est la perte d’adhérence, en particulier des pneus arrière, qui, dans une vraie voiture, est transférée à votre cul et vous donne beaucoup d’informations sur la façon dont vous conduisez au plus proche de la limite. Cela permet également de réagir plus rapidement et d’éviter les tête-à-queue. Mais à moins d’avoir un simulateur posé sur de longs rails, il sera impossible de reproduire cela de manière réaliste ou sans une suspension massive de l’incrédulité.
Si vous devez conduire sur des pistes bosselées comme celle de Sebring, vous ressentirez les textures rugueuses de la surface et la douleur, comme le font les vrais pilotes. Mais avec le confort de savoir que vous pouvez toujours réduire les paramètres d’intensité si nécessaire. Un confort que les pilotes ne peuvent pas changer dans la vraie vie.
Malheureusement, on s’habitue rapidement à un bon mouvement et il est très difficile de revenir à un système statique par la suite. Serez-vous plus rapide avec le mouvement ? Pas nécessairement. Il peut aider un pilote novice à trouver plus rapidement ses limites, mais les pilotes de compétition ne l’utiliseront pas, tout comme ils n’utiliseront pas non plus de retour de force réaliste dans leurs volants. Mais si l’objectif est de s’amuser ou de s’entraîner comme un pro avant une journée sur circuit, le système Sigma motion est probablement la meilleure solution qui soit.
[nextpage title= »Conclusion »]
CONCLUSION
Suis-je partial ? Bien sûr, j’ai un DK6+ sur mon simulateur. Mais est-ce que je le changerais pour un autre système haptique ? Non, pas même un cockpit Qubic 6DOF qui a un aspect et une sensation incroyables, mais qui est beaucoup trop grand et trop cher pour les degrés de liberté supplémentaires. Cependant, je pense que nous devons trouver une bonne solution pour le mouvement de latérales. Je pense également qu’un tendeur de ceinture passif ou actif serait un excellent ajout à leur catalogue. Ceci étant dit, le dévouement envers les clients, l’amélioration constante du logiciel, comme l’intégration prochaine de SimHub qui permettra à n’importe quel jeu plus ancien d’être compatible, sont des éléments qui méritent d’être soulignés. Et dans un monde où l’on veut que vous achetiez un nouveau produit chaque année, le dévouement de Sigma à la longévité de son matériel doit être applaudi.
SIGMA INTEGRALE DK2+ & DK6+
Nous avons aimé :
- Une qualité de construction inégalée
- Intégration transparente, pas besoin de bricoler
- Précision et réactivité
- Utilisation exclusive de la télémétrie
- Service clientèle exceptionnel
- Évolutif à tout moment
- Meilleur que les systèmes plus coûteux
Ce que nous n’avons pas aimé :
- Ne supporte pas encore les anciens jeux (intégration avec SimHub à venir)
- Possibilité d’ajouter des profils préfabriqués
- Cher et addictif
Si vous souhaitez en savoir plus sur les systèmes de mouvement DK, consultez cette vidéo :
