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RÉSUMÉ
L'article fait un tour d'horizon des techniques et usages de la réalité virtuelle. Sont d'abord introduits les concepts de base de la réalité virtuelle, puis un modèle théorique de l'immersion et de l'interaction est proposé pour un utilisateur d'un système de réalité virtuelle. Suivent les principales interfaces sensori-motrices, disponibles commercialement, et classées en fonction des sens ou des réponses motrices sollicités sans oublier de citer les principales difficultés d'utilisation des interfaces comportementales, d'ordre technique, psychophysique, ergonomique et psychologique. Enfin, l'article aborde les modèles et outils pour la création d'un environnement virtuel, qui peut être défini comme la description informatique du monde synthétique dans lequel évolue l'utilisateur. L'article se termine en exposant les méthodes et outils de création des environnements virtuels, qui dépendent beaucoup du domaine d'application.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Philippe FUCHS : Professeur – École des Mines ParisTech
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Guillaume MOREAU : Professeur – École Centrale de Nantes
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Alexis PALJIC : Chercheur – École des Mines ParisTech
INTRODUCTION
Ce domaine technique et scientifique est désigné par un oxymoron surprenant : « la réalité virtuelle ». Cette association de deux termes a priori opposés n'est pas innocente : le virtuel est-il l'inverse du réel ? Sans rentrer dans un débat philosophique, inapproprié ici, remarquons cependant que le choix entre réel et virtuel se pose à l'ingénieur. Par exemple, en phase de conception d'un produit, l'évaluation des qualités de l'objet peut se faire sur sa représentation virtuelle (grâce à un modèle numérique), ou sur un prototype réel. L'ingénieur est souvent confronté au dilemme suivant :
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tester virtuellement à partir d'un modèle paramétrable, mais peut-être irréaliste ;
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évaluer un produit réel, mais figé.
Cette problématique n'est pas nouvelle. Mais, depuis l'essor des techniques de réalité virtuelle, elle est plus complexe à étudier, car elle fait intervenir des critères humains subjectifs. Le terme « réalité virtuelle » étant bien établi maintenant, il faut le prendre tel qu'il est, avec quelques risques de confusion ou d'incompréhension, que nous nous efforcerons de dissiper dans cet article. Il est souhaitable de bien définir le domaine qu'il recouvre, et de présenter ses principales applications professionnelles, objectif de la première partie.
En deuxième partie, nous proposons un modèle théorique de l'immersion et de l'interaction, pour un utilisateur d'un système de réalité virtuelle.
En troisième partie sont présentées les principales interfaces sensori-motrices, disponibles commercialement, classées en fonction des sens ou des réponses motrices sollicités.
En quatrième partie, nous exposons les principales difficultés d'utilisation des interfaces comportementales : d'ordres technique, psychophysique, ergonomique et psychologique.
La cinquième partie de cet article aborde les modèles et outils pour la création d'un environnement virtuel, défini comme la description informatique du monde synthétique dans lequel évoluent le (ou les) utilisateur(s). Il s'agit de représenter, à l'aide de l'outil informatique, un monde reproduisant plus ou moins fidèlement la réalité de la forme des objets, leur aspect ou leur mobilité.
On retrouve alors des modèles informatiques, de niveaux d'abstraction différents, pour le développement d'applications de réalité virtuelle. Entre autres :
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les modèles informatiques dédiés à la représentation et au réalisme des objets et entités représentés ;
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des modèles géométriques ;
des modèles d'illumination ;
des modèles d'humains de synthèse à un niveau d'abstraction supérieur.
Enfin, la mise en place technique d'une simulation de réalité virtuelle fait appel à des outils logiciels spécifiques dont les particularités sont exposées en fin d'article.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de nov. 2001 par Philippe FUCHS, Guillaume MOREAU
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1. Concepts et applications
1.1 Définition et finalité de la réalité virtuelle
Comme toute nouvelle technique, il existait avant son essor des domaines scientifiques connexes qui ont permis son développement.
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Applications antérieures
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Dans les secteurs des loisirs, les films et les animations en images de synthèse ont exploité des créations virtuelles, bien avant l'avènement de la réalité virtuelle.
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Dans les domaines professionnels, la CAO et la simulation de phénomènes physiques sont étudiées virtuellement par l'intermédiaire de modélisation numérique.
Mais, dans tous ces secteurs d'activité, l'utilisateur de ces mondes virtuels est spectateur : il n'(inter)agit pas instantanément, ou si peu, sur ces entités virtuelles. Le lecteur peut cependant rétorquer que, dans les jeux vidéo, le joueur est acteur en intervenant sur le cours du jeu. Mais, même dans ce cas, le joueur est peu immergé physiquement dans l'environnement virtuel. Les concepteurs de jeux vidéo ne font pas automatiquement appel aux mêmes concepts de base que ceux de la réalité virtuelle, mais bien des techniques sont similaires. Les frontières entre le domaine de la réalité virtuelle et ses domaines connexes ne sont pas franches et immuables. Il faut plutôt voir un continuum entre des environnements virtuels où l'utilisateur est passif, et ceux où il est totalement immergé « naturellement », et avec lesquels il peut interagir.
Il faut aussi noter le cas particulier des simulateurs de transport, qui ont permis, depuis des dizaines d'années, à des professionnels d'interagir avec un environnement virtuel. En fait, dans ce domaine, les professionnels ont exploité les mêmes techniques qu'en réalité virtuelle. Ce dernier terme ayant apparu après le développement des simulateurs de transport, vous n'entendrez jamais un spécialiste de ce secteur l'employer.
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Puissance informatique et Internet
L'évolution des ordinateurs permet progressivement de simuler des mondes virtuels de plus en plus complexes, avec des possibilités d'interaction. Cela n'est possible qu'au travers de logiciels et d'interfaces matérielles qui soient adaptés à cet objectif.
L'essor d'Internet, plus important en termes économique et d'utilisation que la réalité virtuelle, offre une nouvelle ouverture à celle-ci. Internet permet ainsi d'exploiter...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HURIET (C.) - Images de synthèse et monde virtuel : techniques et enjeux de société. - Office parlementaire d'évaluation des choix scientifiques et technologiques, Sénat, no 169, 198 p. (1997).
-
(2) - FUCHS (Ph.), MOREAU (G.) - * - Le traité de la réalité virtuelle 3e édition, 5 volumes : « L'Homme et l'environnement virtuel », 410 p., « Interfaçage, immersion et interaction en environnement virtuel », 552 pages, « Les outils et les modèles informatiques des environnements virtuels », 454 p. et « Les applications de la réalité virtuelle », « Les humains virtuels », Les Presses de l'École des Mines de Paris, 324 p., ISBN 2-911762-62-2, 63-0, 64-9 et 65-7, fév. 2006.
-
(3) - LOURDEAUX (D.), BURKHARDT (J.-M.) - La réalité virtuelle pour l'apprentissage humain. - Le traité de la réalité virtuelle, 3e édition, « Les applications de la réalité virtuelle », Les Presses de l'École des Mines de Paris, 324 p., ISBN 2-911762-65-7, fév. 2006.
-
(4) - RABARDEL (P.) - Les hommes et les technologies, une approche cognitive des instruments contemporains. - Armand...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Eldim http://www.eldim.fr
vrpn http://www.cs.unc.edu/Research/vrpn/index.html
h-anim http://www.h-anim.org
Goalem http://www.golaem.com
HAUT DE PAGE
Laval Virtual, a lieu tous les ans à Laval (France) http://www.laval-virtual.org/
IEEE VR : conférence internationale sur la réalité virtuelle
HAUT DE PAGE3.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Association : AFRV, Association...
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