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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
-
Guillaume MOREAU : Professeur – École Centrale de Nantes
-
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 :
-
tester virtuellement à partir d'un modèle paramétrable, mais peut-être irréaliste ;
-
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 ;
-
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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4. Techniques d'utilisation des interfaces
Ce paragraphe expose les principales difficultés rencontrés lors d'utilisation d'interfaces comportementales. Comme déjà indiqué, ces difficultés sont de plusieurs catégories :
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technique ;
-
psychophysique ;
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ergonomique ;
-
psychologique.
-
Niveau technique
Et, plus précisément pour les caractéristiques métrologiques souhaitées des interfaces matérielles, comment déterminer ces caractéristiques par rapport à l'application ? Cela n'est possible que si le concepteur connaît parfaitement les caractéristiques psychophysiques des sens et des réponses motrices de l'homme.
ExempleLa limite de fusion des images stéréoscopiques (c'est-à-dire l'angle maximum de parallaxe horizontale entre les points homologues gauche et droite) doit être connue par tous ceux qui utilisent la vision stéréoscopique (images en relief).
Nous avons remarqué (hélas !) que ce n'est pas toujours le cas, et que des interfaçages visuels sont incorrectement conçus.
Nous ne pouvons, dans cet article d'introduction à la réalité virtuelle, passer en revue toutes les caractéristiques psychophysiques humaines, mais seulement indiquer des règles de base à respecter.
Il serait ainsi théoriquement souhaitable que les caractéristiques métrologiques des interfaces matérielles permettent d'exploiter toutes les capacités psychophysiques humaines. Mais, en général, les interfaces ont des caractéristiques inférieures : en vision, l'acuité humaine d'un œil emmétrope est d'une minute d'angle. Il faudrait donc, dans un casque immersif, au moins 10 000 pixels horizontalement sur un champ de vision de 180o, ce qui est impensable actuellement.
Tout concepteur doit, en conséquence, réfléchir pour savoir si les qualités des interfaces utilisées sont suffisantes par rapport à l'immersion et à l'interaction fonctionnelles désirées.
-
Niveaux ergonomique et psychologique
le manque de recul dans l'interfaçage à des environnements virtuels doit obliger le concepteur à réaliser des tests de validation. Il ne peut se contenter de concevoir théoriquement les interfaces et de les tester lui-même, car, souvent, le fonctionnement des interfaçages sera perçu différemment par l'usager.
Au-delà...
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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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