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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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3. Taxonomie des interfaces de la réalité virtuelle
Les interfaces matérielles spécifiques à la réalité virtuelle ont été à la source de l'essor et de l'engouement du public pour les mondes virtuels interactifs.
Sont présentées ici les principales interfaces, disponibles commercialement, en les classant en fonction des sens ou des réponses motrices sollicitées.
3.1 Interfaces visuelles d'immersion
3.1.1 Casques de réalité virtuelle ou visiocasques
Il est apparu un nouveau type de matériel pour la vision dans les années 1980 : le casque immersif ou visiocasque (HMD – Head-Mounted Display ) dont l'objectif est d'immerger entièrement l'observateur en lui proposant une vision stéréoscopique à l'aide de deux petits écrans, placés près des yeux.
Pour permettre l'accommodation des images affichées, deux systèmes optiques s'insèrent entre les yeux et les écrans. Ceux-ci sont techniquement difficiles à réaliser, car ils doivent fournir un grand champ visuel. Ce dernier, malgré les progrès réalisés, est toujours plus faible que celui du système visuel humain : il est compris entre 50 et 120o en général, au lieu de 180o pour la vision humaine, les yeux et la tête étant fixes. Les casques disposent d'un capteur de localisation de la tête de l'utilisateur permettant d'afficher les images correspondant à la direction de sa tête.
C'est l'immersion du regard qui est la principale avancée de ce type d'interface visuelle. L'observateur se sent immergé visuellement, au cœur du monde virtuel.
Mais, si cette potentialité est très intéressante en théorie, elle se heurte à bien des difficultés techniques et psychologiques.
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Obstacles technologiques
Il n'est pas évident pour les constructeurs de casques de réaliser un champ de vision total suffisamment grand, avec une zone de vision stéréoscopique conséquente et d'afficher des images à résolution satisfaisante.
La difficulté technique principale est la fabrication de mini-écrans à très haute résolution.
Si un observateur peut se satisfaire de 1 000 pixels horizontalement sur un écran d'ordinateur, observé...
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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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