Dr.Loser | dimanche 9 février 2014 a 09 h 43

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De l'importance du FOV dans les FPS : dossier


Pour la postérité, voici la version papier de notre étude sur l’importance du FOV dans les FPS que nous avions déjà diffusée en vidéo. Même si vous êtes un vétéran, je ne doute pas que vous y apprendrez deux ou trois petites choses, comme ce fut le cas pour moi lors de mon enquête :

Le FOV dans le monde réel

Le FOV, de l’anglais Field of View, désigne votre champ de vision. Dans le monde réel, si vous êtes normalement constitué, chacun de vos yeux possède un champ de vision de :
  • 95° vers l’extérieur du nez
  • 60° vers l’intérieur
  • 60° vers le haut
  • 75° vers le bas

Votre champ de vision couvre donc 190° à l’horizontal, dont 120° sur lesquels vous possédez une vision stéréoscopique grâce à laquelle vous percevez la profondeur et les distances auxquelles se trouvent les objets. Notez qu’en bougeant les yeux, votre champ de vision passe à 270°.



Evidemment, votre champ de vision n’est pas homogène : au centre de l’image, vous percevez parfaitement les mouvements, les couleurs et les contours sont très nets. Par contre, sur la périphérie de votre champ de vision, les couleurs s’atténuent puis votre vue passe rapidement en noir et blanc ; vous souffrez même d’un petit décalage de 100ms. En contrepartie, vous voyez un peu mieux dans l’obscurité.

Testez vous-même : demandez à votre sœur de fixer son regard sur un point situé devant elle et remuez un objet de couleur à la périphérie de sa vision. Demandez-lui si elle le voit bouger, puis de quel couleur il est. Il y a fort à parier qu’elle perçoive le mouvement, mais pas la couleur de l’objet. Ensuite, rapprochez-le petit à petit du point qu’elle regarde jusqu’à ce qu’elle puisse vous dire sa couleur. Vous serez surpris ! Vous pouvez faire le même essai en lui demandant quelle est la nature de l’objet vous agitez.

Ce qu’il faut retenir, c’est que vous avez une vision stéréoscopique de 120° dans laquelle vous distinguez parfaitement les objets, qu’ils soient proches ou éloignés. Et à côté de ça, une vision beaucoup plus large qui permet de percevoir vaguement votre environnement. Même si vous n’en distinguez pas bien les formes et les couleurs, ça vous évite de vous cogner aux portes, aux murs ou de trébucher sur un obstacle : ouvrez les bras à 180° et remuez vos doigts : même si vous ne voyez pas vos mains, vous percevez le mouvement.

Le FOV dans les jeux vidéo

Dans un FPS, votre champ de vision est très différent. Typiquement, quand vous jouez sur un écran 16/9ème, vous obtenez un FOV de 102° horizontalement lorsque vous réglez le FOV vertical à 70°. Le calcul du rapport FOV horizontal/vertical n’est pas aussi trivial qu’on pourrait le croire.

Tout d’abord, il y a plusieurs types d’écran : des 5/4, des 4/3, des 16/10 ou encore des 16/9. Tous ces chiffres correspondent au rapport entre la largeur et la hauteur de l’écran, ce qu’on appelle couramment l’aspect ratio. Or, le FOV dépend de l’aspect ratio et la façon dont les deux sont liés change d’un jeu à l’autre. On distingue trois systèmes :
  1. Tout d’abord, le système Vertical moins (VER-), qui était utilisé à l’époque des écrans cathodique. Dans ce système, le FOV horizontal est fixé et le FOV vertical est plus ou moins élevé selon l’aspect ratio.
  2. Ensuite, il y a les systèmes anamorphiques, dans lesquels le système est fixé à la fois verticalement et horizontalement. Ainsi, si vous jouez sur un écran 16/10 pour un jeu conçu pour un écran 16/9, l’image sera déformée, ou les développeurs y ajouteront des bandes noires pour remplir l’espace supplémentaire.
  3. Enfin, pour quasiment tous les jeux sortis après 2005, il y a le système horizontal plus (HOR+). Ici, le FOV vertical est fixe, quel que soit l’aspect ratio. Donc plus l’écran est large, plus le FOV horizontal est élevé.

Mon FOV ne fait que 80°, c’est grave Docteur ?

Le plus important dans les FPS, c’est le FOV horizontal. Quand un joueur se plaint que les FOV des FPS modernes sont trop étroits alors qu’il avait l’habitude de jouer à Quake avec un FOV de 110°, il parle d’un champ de vision de 110° horizontal. Mais dans les jeux modernes qui utilisent le système HOR+, le FOV est réglé par rapport au champ de vision vertical. Lorsqu’un joueur se scandalise en voyant un FOV de 60° dans son fichier de configuration, il oublie souvent qu’il s’agit du FOV vertical. Pour obtenir celui horizontal, il faut appliquer une formule un poil complexe qui prend en compte l’aspect ratio et le FOV vertical. Mais comme nous ne sommes pas ici pour faire des maths, voici quelques points de repère qui vous donneront une idée du FOV horizontal qu’on peut obtenir selon l’aspect ratio de votre écran, et la façon dont l’obtenir en réglant votre FOV vertical :
  • Sur le vieil écran 5/4 de votre grand oncle, je vous recommande un FOV horizontal de 90°. Pour l’obtenir, réglez le FOV vertical à 78°.
  • Sur les écrans 4/3 qui ont tendance à disparaître, il faut également viser un FOV horizontal de 90°, et pour ça réglez le FOV vertical à 74°.
  • Sur les 16/10 on peut viser un FOV plus large, car l’écran est plus large. Je vous conseille donc un FOV horizontal de 100° que vous obtiendrez avec un FOV vertical de 74°.
  • Enfin, sur les 16/9, vous pouvez pousser le FOV à 110° en réglant le FOV vertical à 78°.


En résumé, si vous réglez votre FOV vertical entre 74 et 78°, vous obtiendrez un bon compromis entre la qualité de l’image et le champ de vision.

Comment choisir entre un FOV haut ou bas

Au-delà de mes recommandations, il est légitime que vous vous demandiez s’il vaut mieux un FOV large ou réduit. Dans la nature, tout dépend de votre rôle : les animaux qui ont tendance à être des proies ont généralement les yeux placés sur les deux côtés de la tête, ce qui leur donne une excellente vision périphérique. Par contre, leur vision stéréoscopique est vraiment très limitée et il perçoive mal les distances. A contrario, si vous êtes un prédateur, vos deux yeux sont situés sur le devant du visage ce qui vous offre une bonne vision stéréoscopique, vous permettant de bien voir votre proie et d’estimer avec précision sa distance. Par contre, votre vision périphérique est moindre.



Dans les jeux vidéo, prendre en compte la vision stéréoscopique n’aurait aucun sens : tout d’abord, parce que votre écran est toujours situé dans votre champ de vision stéréoscopique, et en plus vous vous fichez de déterminer la distance entre vous et l’écran vu que l’image est en 2D. Par contre, ce qu’il faut prendre en compte, ce sont la taille des ennemis à l’écran et la largeur de votre vision périphérique.

Un FOV réduit, c’est comme un zoom, ça vous permet de voir plus loin. D’ailleurs, sur beaucoup de FPS, l’utilisation de l’iron sight réduit le FOV et se traduit par un petit zoom. Ça peut être utile pour viser une cible éloignée ou pour vous mouvoir de façon précise lorsque vous vous déplacez en ligne droite à très grande vitesse comme dans Tribes Ascend.

A l’inverse, un FOV large réduit la taille des adversaires à l’écran, mais augmente votre vision périphérique. Ça permet de couvrir un large champ de vision en défense, mais aussi de vous déplacer de façon plus aisée, car vous percevez mieux votre environnement immédiat. Ça permet aussi d’être plus efficace au corps à corps et en CQB, car l’adversaire aura moins tendance à sortir de votre champ de vision. Dans les FPS, le meilleur exemple de l’utilité d’un FOV large, c’est lorsque vous combattez dans des escaliers. Les murs et les adversaires sont toujours très proches et vous devez enchainer des visages très serrés. Avec un FOV étroit, c’est une torture, car les marches, la rampe et les ennemis sortent constamment de votre champ de vision.

En fait, plus l’environnement est clos, plus vous avez intérêt à utiliser un FOV large pour voir les murs qui vous entourent et les objets au sol. Par exemple, lorsque vous abordez un virage à 90°, vous voulez voir ce qu’il y a derrière l’angle du mur sans avoir trop à tourner la tête. Par contre, en extérieur vous pouvez préférer un FOV un peu plus étroit pour bénéficier de l’effet de zoom et voir les cibles en un peu plus gros. D’un autre côté, comme en extérieur l’ennemi peut arriver de partout, il peut être intéressant de conserver un FOV assez large.

Choisir un FOV consiste donc à faire un compromis. Soit vous privilégiez d’avoir des grandes cibles à l’écran et de voir un peu plus loin avec un FOV étroit, soit d’améliorer votre vision périphérique et la perception de votre environnement immédiat en choisissant un FOV large. Après, tout dépend si vous êtes spécialisé au corps à corps et que vous voulez voir bien autour de vous, si vous tirez sur des cibles éloignés et que vous êtes un sniper, si vous êtes en attaque, en défense, mais ça dépend aussi du type de jeu auquel vous jouez.

Il y a encore d’autres facteurs à prendre en compte : pour matérialiser un FOV très large, vous prenez une grande vue sphérique que vous projetez sur un petit écran 2D ce qui provoque un effet similaire à un grand angle (fish eye), bien que différent par nature. Alors que quand l’angle de vue est moindre, l’image est moins déformée, donc plus belle. Par contre, les distances sont écrasées, les perspectives aussi, un peu comme lorsque vous regardez au travers de jumelles.

Petit FOV, gros mal de mer

L’autre facteur à prendre en compte, c’est le motion sickness, autrement dit le mal de mer, ou mal des transports. Il est causé par un dysfonctionnement de l’équilibre : ce dernier est géré par deux sensations différentes. La première vient des capteurs situés dans l’oreille interne. Ils permettent de stabiliser le corps, la tête et le regard. La deuxième sensation, c’est le regard lui-même qui perçoit l’environnement et vous permet de vous situer par rapport à lui. Le problème, c’est que si votre vue ne correspond pas à ce que perçoit l’oreille interne, vous commencez à avoir la gerbe. Or, dans les jeux vidéo, vous voyez une image en mouvement alors que votre tête reste fixe.


Jouer sur une TV, c'est comme regarder à travers une fenêtre située à 3-4m


Le FOV influence ce phénomène. Quand votre FOV est étroit, c’est un peu comme si vous jouiez avec des jumelles : les objets défilent beaucoup plus vite à l’écran. Le motion sickness est moins présent sur console, car la TV est située loin de vous, donc le cerveau comprend que vous regardez une image fictive et non le monde réel. Il est donc moins perturbé lorsque les mouvements de cette image ne correspondent pas à ceux perçus par l’oreille interne. D’autre part, comme la TV est située à 3-4 mètres, un FOV étroit semble plus naturel, car c’est comme si vous regardiez au travers d’une fenêtre située loin de vous, donc avec un angle de vue limité.

Ce n’est pas le cas avec un écran 24" posé un mètre devant vous, car l’image occupe presque tout votre champ de vision. Votre cerveau a donc plus de mal à distinguer le monde réel de celui projeté à l’écran. Or, comme l’un est immobile alors que l’autre bouge, ça vous donne le mal de mer.

Les développeurs, ces incapables

C’est pour ces raisons qu’il est primordial de proposer sur PC et console des FOV différents. Les FOV bas sont plus adaptés aux consoles où la TV est située loin de nous, telle une fenêtre à travers laquelle on a un champ de vision réduit. Alors que sur PC, l’écran est posé juste en face de nous, on joue sur des écrans 16/9 de 24", voire 27" situés à peine à un mètre de notre tête. Il est donc urgent que les développeurs nous permettent de modifier le FOV sur PC afin que nous l’adaptions à l’aspect ratio de notre écran, à sa taille et à la distance à laquelle il est situé. Or, c’est encore loin d’être le cas… Pourquoi ?

Récemment, un gars de Gearbox expliquait les difficultés auxquelles il a dû faire face pour réaliser un patch permettant de régler le FOV sur PC. Tout d’abord, il s’est rendu compte que le FOV varie. Quand on court, par exemple, il augmente de 10%. Sur le FOV par défaut, très étroit, ça fait un petit effet sympa permettant de mieux percevoir l’environnement périphérique. Mais sur un FOV plus large, ces 10% créent un effet grand angle dégueulasse. Le développeur a donc fait varier cette modification du FOV en fonction de celui choisi par le joueur. Mais il s’est ensuite rendu compte qu’il y avait plein d’actions qui modifiaient le FOV : l’activation des cinématiques, l’utilisation des véhicules, etc. Il a donc dû fouiller tout le code pour y ajouter sa correction. Au final, ça lui a pris quatre jours. Ça peut paraître beaucoup, mais comparé aux centaines de gars qui ont développé le jeu durant un ou deux ans, ça représente moins de 0,01% du temps de développement total. De plus, ce travail qui lui a pris quatre jours aurait sans doute pu être réalisé en un après-midi si les développeurs avaient prévu la modification du FOV dès le départ.

Je ne sais pas ce qu’il en est pour les autres FPS, mais pour Borderlands 2, en considérant l’article de cet employé de Gearbox, s’il était impossible de régler le FOV à la sortie du jeu, c’est car les développeurs estimaient qu’il s’agissait d’un détail. Honnêtement, je ne sais pas ce qu’il se passe dans leur tête. Ils font un FPS en vue subjective et ils s’imaginent que le champ de vision n’est pas important ? Misère…


La vidéo dont est tiré l'article


Illustrations signées Helmet de Croustination.com.
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